第01章质点运动学习题解
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1
第1章 质点运动学
1.1一物体从静止开始, 在2s内被匀加速到40m/s,物体的加速度为多少?在2s内物体运动了多大距离?
解:物体的加速度为
2
040020/2t
vvamst
物体在2s内运动的距离为
22
22
0400402220t
vvxma
1.4作直线运动的质点的加速度为43at(SI). 初始条件为0t时, 5xm, 0v. 求质点在
10t
s时的速度和位置.
解: dvadt dvadt
00
43vtvdvtdt
即 2342vtt
dx
vdt
dxvdt
2
50
3
42xtdxttdt
即 231522xtt231252xtt
当10ts时
22
33
44101040150190/22vttms
2323
11
25210105200500570522xttm
1.5质点沿x轴作直线运动, 加速度和位置的关系为262xa(SI). 求质点在任意位置时的速度. 已
知质点在0x时, 速度为10 m/s.
解
dvdvdxdv
avdtdxdtdx
vdvadx
两边积分 100vxvdvadx
223
11
102222vxx
0x时,10/vms
23
44100vxx
又因为 0,0av 344100vxx=3225xx
2
1.7长为l的细杆绕通过其一端的水平轴在竖直平面内自由转动. 当杆与竖直方向的夹角为时, 它的角
加速度为3sin2gl. 求:(1)杆由静止0转至2时, 杆的角速度. (2)杆的另一个端点的
线速度大小.
解: 由于 3sin2gal
dddd
dtddtd
dd
2
2
0
13sin22g
adl
2
0
3cos/2g
al
32g
l
3g
l
杆的另一端的线速度 3vlgl
1.10在离水面高度为h的岸边, 有人用绳子拉船靠岸, 收绳速率是恒定的0v,当船离岸边距离为s时, 试
求船的速率与加速度.
解法一:小船的运动可以分解为径向和横向两个方向的运动,而其实际运动沿水平方向。对于速度,如图:
0cosr
vuu
故:0/cosuv。
又可得:0sintanuuv。
对于加速度,其径向分量包括两个来源:(1)径向速度改变;(2)横向
速度产生的向心加速度。此处,前者为0,后者为2/uL,故
222
0
tansinruv
aLh
而合加速度只能沿水平方向,故:230tancosrvaah。
解法二: 0dlvdt dxudt
其中l段因0v拖动,随时间增长而变短,其变化率0dlvdt
222
xlh
22dxdlxldtdtdxldldtxdt
0
l
uvx0cosv
du
adt0ldvxdt2203vlxx203vhx30tanvh
1.11质点的运动方程为24tttrijk(SI). 求质点的速度、加速度和轨道方程.
解:质点的速度为
u
h
u
0r
uv
L
3
()()8drt
vttjkdt
质点的加速度
()8dvt
ajdt
质点的参数方程为 21,4,xytzt
所以轨迹方程 214xzy
1.14汽车以5m/s的速度由东向西行驶, 司机看见雨滴垂直下落. 当汽车速度增至10m/s时, 看见雨
滴与他前进方向成0120角下落.求雨滴对地的速度.
解:如图所示
v
雨对地
v
雨对车
v
雨对地
v
雨对车
v
车对地
v
车对地
vvv
雨对地雨对车车对地
vvv
雨对地雨对车车对地
即 10/vms雨对地
南偏西030
东 南 西
北
北
南
西
东