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一般曲线运动

时间:2023-08-23 百科知识 版权反馈
【摘要】:如图1.11,质点沿轨迹LN作一般平面曲线运动,不难证明,质点在任一位置A点的加速度a也可分解为两个分量:法向加速度an和切向加速度at,且有与圆周运动不同,一般平面曲线上不同点处的曲率半径和曲率中心是不同的,质点在任一点处法向加速度的大小与质点在该处的速率平方成正比,与该处的曲率半径成反比,方向沿该处曲率圆的半径指向曲率中心.一般曲线运动中,法向加速度和圆周运动中的法向加速度相似,只反映速度方向

如图1.11,质点沿轨迹LN作一般平面曲线运动,不难证明,质点在任一位置A点的加速度a也可分解为两个分量:法向加速度an和切向加速度at,且有

图1.11 一般曲线运动的加速度

式中enet仍为沿轨迹曲线上A点法线方向和切线方向的单位矢量,ρ为轨迹曲线在A点的曲率半径.

与圆周运动不同,一般平面曲线上不同点处的曲率半径和曲率中心是不同的,质点在任一点处法向加速度的大小与质点在该处的速率平方成正比,与该处的曲率半径成反比,方向沿该处曲率圆的半径指向曲率中心.

一般平面曲线运动加速度的大小和方向可表示为

一般曲线运动中,法向加速度和圆周运动中的法向加速度相似,只反映速度方向的变化;切向加速度则和直线运动中的加速度相似,只反映速度大小的变化.质点作圆周运动时,曲率半径不变,曲率中心为圆心,可见圆周运动是一般平面曲线运动的一种特殊情况.

例1.3 求斜抛物体轨道顶点处的曲率半径.

 在自然坐标系中讨论

如图1.12,当质点在抛物线顶点时,质点只有水平方向运动的速度

图1.12 例1.3图

此时切向加速度为零,法向加速度

例1.4 一质点以vABt的速率从t=0开始由P点绕圆心作半径为R的圆周运动,其中A、B均为常量,求质点沿圆周运动一周时的速度和加速度.

 由题意知质点的速率

t=0时,v0A.质点的切向加速度

说明质点作匀加速圆周运动.

当质点从初始位置出发运动一周后回到原处,由匀加速运动的速度公式

此时质点的法向加速度为

如图1.13,质点加速度

图1.13 例1.4图

加速度的大小

方向

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