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圆周运动的“角度量”描述--by 费世煌

圆周运动的“角度量”描述--by 费世煌

作者: 翔予 | 来源:发表于2019-03-17 17:58 被阅读0次

    可能用到的符号

    \omega\alpha\beta
    对应代码:

    $\omega$、$\alpha$、$\beta$

    知识点

    1. 圆周运动可用标量,不需要用矢量

      • 给定一个圆心,只有顺时针转动和逆时针转动之分
      • 可用正负来标记转动方向(逆时针为正,顺时针为负)
    2. 位置:\theta

      • 据习惯水平向右为参考轴
      • 约定逆时针转为正,且起点是参考轴正向。请思考,\theta=\pi 代表运动到哪里了?
      • \theta=-\frac{\pi}{3} , 运动到哪里?
      • \theta=\frac{4}{3}\pi\theta=-\frac{2}{3}\pi,是不同的位置不?
      • \theta(t)=\frac{\pi}{10}t+\frac{\pi}{2}是什么样的运动?(描述的是角速度为\frac{\pi}{10}的圆周运动)
    3. 角速度:\omega

      • 即转速,表征转动的快慢。
      • 比较:
        • \theta(t)=\frac{\pi}{10}t+\frac{\pi}{2}
        • \theta(t)=\frac{\pi}{9}t+\frac{\pi}{2}
      • 角速度 \omega=\frac{d\theta}{dt}
    4. 角加速度:\alpha (or \beta)

      • 表征角速度变化的快慢。
      • 比较:
        • \theta(t)=\frac{\pi}{10}t+\frac{\pi}{2}
        • \theta(t)=\frac{\pi}{9}t^2+\frac{\pi}{2}
      • 角加速度 \alpha=\frac{d\omega}{dt}
    5. 一个物体绕一个点做圆周运动,则其上所有质元具有相同的\omega进行圆周运动,但速度不一定相同。


      例题:

      • 请用以上工具分析圆周运动:\theta(t)=4t^2+4t-\frac{\pi}{3}.

      习题:

      • 请写出一个圆周运动,使得它:初始位置在\frac{\pi}{3},初始角速度10(逆时针),角加速度为2(顺时针)。

        解答:\because \alpha=-2

        ​ 则d\omega=\alpha dt

        \therefore \omega=\int \alpha dt=-2t+10

        ​ 则\theta=-t^2+10t+\frac{\pi}{3}

    思考题

    • 请写出一个圆周运动,使得它:初始位置在\frac{\pi}{3},初始角速度10(逆时针),角加速度为2t+1(顺时针)。并思考,这类问题有什么通用解法?

      解答:\alpha=2t+1

      \frac{d\omega}{dt}=\alpha\Longrightarrow d\omega=\alpha dt

      ​ 则,\int d\omega=\int \alpha dt\longrightarrow\omega=t^2+t+10

      ​ 同理:\theta=\int \omega dt=\frac{1}{3}t^3+\frac{1}{2}t^2+10t+\frac{\pi}{3}

      ​ 这类问题的解决方法:

      case_1 :微分法,有\frac{d\theta}{dt}=\omega\;\;\frac{d\theta^2}{d^2t}=\alpha

      case_2 :积分法,有\int \alpha dt=\omega\;\;\int\int \alpha dt=\theta

      ​ 用上式的两种方式去确定题目中的\alpha ,\omega ,\theta 三者之间的关系式,从而求解。

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