圓周運動的切向加速度指的是速度在切向方向上的變化率。具體來說,當物體做圓周運動時,它的速度會在切向方向上變化,而這個變化率就是切向加速度。切向加速度通常用a_n表示,它會影響物體的速度大小或方向,使物體在運動過程中保持或改變其速度的方向。
題目:一個質量為 m 的小球在半徑為 R 的圓周上做圓周運動,切向加速度 a 隨時間變化的關系為 a = 3 - 2t^2(t代表時間,單位為秒)。求:
(1)小球在任意時刻的瞬時速度大?。?span style="display:none">Clg物理好資源網(原物理ok網)
(2)小球在時間 t = 2 秒時的速度大小。
解答:
(1)根據加速度和速度的關系,有:$a = \frac{dv}{dt}$
又因為$v = \sqrt{v_{x}^{2} + v_{y}^{2}}$,其中$v_{x}$為沿圓周切線方向的速度,$v_{y}$為沿圓周法線方向的速度。
將a = 3 - 2t^2代入上式,得到:$a = \frac{d(v_{x}^{2} - v_{y}^{2})}{dt}$
由于小球做圓周運動,所以切向加速度和法向加速度相等,即$v_{y}^{2} = a_{y} = a = 3 - 2t^{2}$
所以$v = \sqrt{v_{x}^{2} + v_{y}^{2}} = \sqrt{v_{x}^{2} + (3 - 2t^{2})^{2}}$
(2)在時間 t = 2 秒時,速度大小為:$v = \sqrt{v_{x}^{2} + (3 - 4)^{2}} = \sqrt{v_{x}^{2} + 5}$
其中$v_{x}$可以通過已知的切向加速度和時間的關系式求解。
這道題目考察了圓周運動的切向加速度和速度的關系,以及如何根據已知條件求解速度大小。通過這道題目,可以加深對圓周運動切向加速度的理解。