1.10.
Постановка задачи. При разрушении плотин в Германии англичане во время второй мировой войны использовали ротационные бомбы highball, которые непосредственно перед сбросом раскручивали, причем ось вращения ориентировалась горизонтально. Построить траекторию крайней точки бомбы радиуса 0,635 м, если высота полета 10 м, скорость самолета 400 км/час, скорость вращения бомбы 12 об/с.
Дано:
R=0,635 м
h=10 м
v=400 км/ч=111.11 м/с
w=12 об/c
______________
x(t)=? y(t)=?
Математическая модель без учёта вращения бомбы
Учитывая начальные условия задачи: x0=0, y0=h, ax=0 , ay= -g, , получаем следующую систему уравнений:
Теперь добавим вращение. Представим его как периодическую функцию перемещения вперёд-назад. Поскольку функция и так получается не самая простая для понимания, предположим, что во время оборота бомбы точка движется линейно.
x(t)=
Итого получаем:
Рис. 1.1. Траектория движения тела.
На первый взгляд рисунок выглядит как обычное свободное падение, но на самом деле можно заметить некоторые искажения, если приглядеться. Это и есть вращение бомбы.
На самом деле, при такой скорости самолёта это не будет иметь особого эффекта.
3.4.
Постановка задачи. Шар массой 1,0 кг бросили с поверхности Земли под углом 300 к горизонту с начальной скоростью 20 м/с. Найти кинетическую , потенциальную и полную механическую энергию шара. Построить графики этих характеристик как функций времени и определить , и для момента времени 0.5 с.
Дано:
m=1 кг
t=0.5 с
__________
E=? U=?
Математическая модель полёта тела имеет вид
где = =
Учитывая начальные условия задачи: x0=0, y0=0, ax=0 , ay= -g, получаем следующую систему уравнений
=
=
Рассчитаем потенциальную энергию тела:
Рассчитаем кинетическую энергию тела:
Графическая часть. Построим графики зависимостей работы силы тяжести и её мощности от времени
Рис. 3.1. График зависимости потенциальной(U,Дж) от времени (t,c).
Рис. 3.2. График зависимости кинетической энергии ( ,Дж) от времени (t,c).
Рис. 3.3. График зависимости кинетической энергии ( ,Дж) от времени (t,c).
Можно заметить, что полная энергия тела не изменяется.
Ответ:
4.5.
Постановка задачи. На горизонтальную ось насажены маховик и легкий шкив радиусом 4 см. На шкив намотан шнур, к которому привязан груз массой 0.8 кг. Опускаясь равноускоренно, груз прошел путь 2,0 м за время 2 с. Определить момент инерции маховика. Построить график числа оборотов от времени и определить полное число оборотов маховика.
Дано:
R=0.04 м
m=0.8 кг
S=2 м
t=2 с.
________
J=?
Выразим момент инерции
По 3 закону Ньютона , а значит,
Запишем проекции сил на ось y:
Выведем T, а с его помощью и М.
Подставив численные значения, получаем:
0.011264
Выразим количество оборотов через пройденное расстояние и длину оборота.
Подставив численные значения, получаем:
полных оборотов
Графическая часть. Построим график зависимости числа оборотов от времени.
Рис. 4. График зависимости числа оборотов(N,обороты) от времени(t, секунды)
По графику можно видеть, что вычисленное значение совпадает с графическим.
Ответ: 0.011264 ; оборотов.
Достарыңызбен бөлісу: |