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  • 大學物理課后習題 急

    大學物理課后習題 急
    一質(zhì)量為m 的質(zhì)點在XOY平面上運動,其位置矢量為r=acos wt i+bsin wt j,式中a,b,w是正值常數(shù),且a>b,求:
    1.
    質(zhì)點在A點(a,0)時和B點在(0,b)時的動能.
    2.質(zhì)點所受的作用力F以及當質(zhì)點從A點運動到B點的過程中,分力Fx和Fy分別做的功.
    物理人氣:498 ℃時間:2020-05-27 03:54:53
    優(yōu)質(zhì)解答
    (1)把r=acosωt i+bsinωt j 對時間t求導得(一看就知道這是個橢圓運動,且機械能守恒)
    速度矢量v=-aωsinωt i+bωcosωt j
    動能Ek=0.5mv^2=0.5m[a^2ω^2sin^2ωt+b^2ω^2cos^2ωt]
    代入(a,0)即此時r=a,ωt=0、2π、4π……,故Ek=0.5mb^2ω^2
    代入(0,b)即此時r=b,ωt=π/2、2π+π/2、4π+π/2……,故Ek=0.5ma^2ω^2.
    (2)質(zhì)點加速度矢量 a=-aω^2cosωt i-bω^2sinωt j ,故合外力矢量由牛頓第二定律知
    F=ma=-mω^2[acosωt i+bsinωt j ]=-mω^2r
    質(zhì)點:A到B過程,分力Fx做的功為:微分方程為,
    dwx=Fxdx=(-mω^2acosωt)d(acosωt)]=-mω^2a^2cosωtd(cosωt)
    積分為wx=-mω^2a^2∫cosωtd(cosωt)],
    解得:wx=-0.5ma^2ω^2cos^2ωt,cosωt由1積到0,得wx=0.5ma^2ω^2
    同理,分力Fy做的功為:微分方程為,
    dwy=Fydy=(-mω^2bsinωt)d(bsinωt)]=-mω^2b^2sinωtd(sinωt)
    積分為wy=-mω^2a^2∫sinωtd(sinωt)],
    解得:wy=-0.5mb^2ω^2sin^2ωt,sinωt由0積到1,得wy=-0.5mb^2ω^2
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