Номер 13, страница 131 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Авторы: Мякишев Г. Я., Синяков А. З.
Тип: Учебник
Издательство: Просвещение
Год издания: 2021 - 2025
Уровень обучения: углублённый
Цвет обложки: белый колесо обозрения, статор и ротор изображены
ISBN: 978-5-09-087885-2
Популярные ГДЗ в 10 классе
Упражнение 5. Параграф 1.28. Угловая скорость и угловое ускорение. Глава 1. Кинематика точки. Основные понятия кинематики. Кинематика - номер 13, страница 131.
№13 (с. 131)
Условие. №13 (с. 131)
скриншот условия

13. Точка начинает обращаться по окружности с постоянным ускорением $\beta = 0,04 \text{ рад/с}^2$. Через какое время вектор её ускорения будет составлять с вектором скорости угол $\alpha = 45^\circ$?
Решение. №13 (с. 131)
Дано:
Угловое ускорение $\beta = 0,04 \text{ рад/с}^2$
Начальная угловая скорость $\omega_0 = 0 \text{ рад/с}$ (так как точка начинает обращаться)
Угол между векторами полного ускорения и скорости $\alpha = 45°$
Найти:
Время $t$ — ?
Решение:
При движении тела по окружности с угловым ускорением его полное ускорение $\vec{a}$ складывается из двух компонент: тангенциального (касательного) ускорения $\vec{a}_{\tau}$ и нормального (центростремительного) ускорения $\vec{a}_{n}$.
$\vec{a} = \vec{a}_{\tau} + \vec{a}_{n}$
Тангенциальное ускорение отвечает за изменение модуля скорости и направлено по касательной к траектории. Его модуль равен:
$a_{\tau} = \beta R$, где $R$ — радиус окружности.
Нормальное ускорение отвечает за изменение направления скорости и направлено к центру окружности. Его модуль равен:
$a_{n} = \omega^2 R$, где $\omega$ — мгновенная угловая скорость.
Вектор скорости $\vec{v}$ также направлен по касательной к окружности, поэтому он сонаправлен с вектором тангенциального ускорения $\vec{a}_{\tau}$. Вектор нормального ускорения $\vec{a}_{n}$ перпендикулярен вектору скорости $\vec{v}$.
Таким образом, угол $\alpha$ между вектором полного ускорения $\vec{a}$ и вектором скорости $\vec{v}$ можно найти из прямоугольного треугольника, образованного векторами $\vec{a}_{\tau}$, $\vec{a}_{n}$ и $\vec{a}$.
$\tan(\alpha) = \frac{a_{n}}{a_{\tau}}$
Поскольку движение начинается из состояния покоя ($\omega_0=0$) с постоянным угловым ускорением $\beta$, зависимость угловой скорости от времени описывается формулой:
$\omega = \omega_0 + \beta t = \beta t$
Подставим выражения для $a_{\tau}$, $a_{n}$ и $\omega$ в формулу для тангенса угла:
$\tan(\alpha) = \frac{\omega^2 R}{\beta R} = \frac{(\beta t)^2 R}{\beta R} = \frac{\beta^2 t^2 R}{\beta R}$
Сократив $R$ и $\beta$, получим:
$\tan(\alpha) = \beta t^2$
Из этого выражения найдем время $t$:
$t^2 = \frac{\tan(\alpha)}{\beta}$
$t = \sqrt{\frac{\tan(\alpha)}{\beta}}$
Подставим числовые значения из условия задачи: $\alpha = 45°$ и $\beta = 0,04 \text{ рад/с}^2$. Учтём, что $\tan(45°) = 1$.
$t = \sqrt{\frac{1}{0,04}} = \sqrt{\frac{100}{4}} = \sqrt{25} = 5 \text{ с}$
Ответ: через $5 \text{ с}$ вектор ускорения будет составлять с вектором скорости угол $45°$.
Другие задания:
Помогло решение? Оставьте отзыв в комментариях ниже.
Присоединяйтесь к Телеграм-группе @top_gdz
ПрисоединитьсяМы подготовили для вас ответ c подробным объяснением домашего задания по физике за 10 класс, для упражнения номер 13 расположенного на странице 131 к учебнику 2021 года издания для учащихся школ и гимназий.
Теперь на нашем сайте ГДЗ.ТОП вы всегда легко и бесплатно найдёте условие с правильным ответом на вопрос «Как решить ДЗ» и «Как сделать» задание по физике к упражнению №13 (с. 131), авторов: Мякишев (Генадий Яковлевич), Синяков (Арон Залманович), углублённый уровень обучения учебного пособия издательства Просвещение.