Математическая модель имеет вид
где = =
Учитывая начальные условия задачи: x0=0, y0=0, ax=0 , ay= -g, получаем следующую систему уравнений
=
=
Графическая часть. Построим траектории движения тел 1 и 2.
Рис.1. Траектория движения тел 1(x-y) и 2(x2-y2).
Если судить по графику, тела находятся приблизительно в точках (17;5) и (10;12.5). По теореме Пифагора расстояние между ними равно примерно 10.3 метрам.
Проведём вычисления скорости с помощью формулы
Получим результаты:
Трудно сказать что-то определённое про составляющие ускорения, не произведя ряд дополнительных вычислений.
Чтобы найти , возьмём производную
Получим
Соответственно,
Теперь можно найти
Подставляя,
Ответ:
1.6.
Постановка задачи. Две абсолютно гладкие стальные плиты высотой 50 см помещены рядом и образуют щель шириной 3 см. В щель попадает горизонтально движущийся со скоростью 1 м/с стальной шарик диаметром 5 мм. Направление шарика перед попаданием в щель перпендикулярно щели. Сколько раз шарик ударится о стенки, пока не достигнет пола? Считать абсолютно упругим удар шарика о стенку и для каждого столкновения выполняется закон отражения. Построить траекторию движения шарика.
Дано:
h=0.5 м
=0.03 м
1 м/c
d=0.005 м
N=?
Математическая модель:
Поскольку тело падает по вертикальной оси, а по горизонтальной движется вперёд-назад, ударяясь о плиты, то можно представить модель в следующем виде:
В этой модели стоит разъяснить траекторию движения по оси x. Поскольку мы рассчитываем именно координату, а не путь, то вся «циклическая» часть к координате добавляться не будет, стоит учитывать лишь пролёт шарика от плиты до плиты.
Таким образом, означает время, затрачиваемое на перемещение шарика вперёд и назад (на расстояние .
Соответственно,
это целое количество таких перемещений.
даёт нам время, прошедшее с начала очередного «цикла». Поскольку нас волнует только «отклонение» от максимальной координаты , а зависимость расстояния от времени линейная (при этом отклонение от максимальной координаты симметрично по оси времени относительно середины отрезка времени : движение как влево, так и вправо по оси х будет увеличивать отклонение на одно и то же число) то для определения отклонения можно использовать формулу .
Рассмотрим другие значения в системе:
Получаем систему:
Эти зависимости нужны для построения траектории шарика и графика его скорости.
Общую скорость можно высчитать по формуле:
Из формулы y(t) можно вычислить время падения шарика:
Также это та точка времени, после которой рисование графиков не имеет смысла.
Количество ударов шарика о стены можно рассчитать по формуле:
(т.е. целое число количеств расстояний между стенками, укладывающееся в общем пройденном расстоянии).
Подставив значения, получим:
Достарыңызбен бөлісу: |