1. Дискову змічено білі та чорні точки. Під час рівномірного обертання диска швидкість білої точки удвічі більше, ніж швидкість чорної. а) Яка точка знаходиться ближче до центру диска? б) У скільки разів одна точка ближче до центру диска, ніж інша? с) У скільки разів центростремітне прискорення однієї точки більше, ніж іншої?
2. Довжина секундної стрілки стінових годинників становить 25 см. а) Якого періоду ротації цієї стрілки? б) Яка швидкість кінця стрілки? с) Яке центростремітне прискорення кінця стрілки?
2. Довжина секундної стрілки стінових годинників становить 25 см. а) Якого періоду ротації цієї стрілки? б) Яка швидкість кінця стрілки? с) Яке центростремітне прискорення кінця стрілки?
Kirill
Хорошо, давайте решим первую задачу:
1. Дискову можно представить как окружность, на которой расположены белые и черные точки. Поскольку при регулярном вращении диска скорость белой точки вдвое больше скорости черной точки, можно сделать следующие выводы:
а) Точка, ближайшая к центру диска, будет черной точкой. Почему? Представьте, что диск закреплен на оси в центре и вращается. Точки наружних радиусов будут иметь большую скорость, чем точки на внутренних радиусах. Таким образом, точка, находящаяся ближе к центру диска, имеет меньшую скорость. В нашем случае, это черная точка.
б) Для выяснения во сколько раз одна точка ближе к центру диска, чем другая, рассмотрим отношение радиусов черной и белой точек. Обозначим черную точку через \(r_{ч}\) и белую точку через \(r_{б}\). Так как угловые скорости черной и белой точек одинаковы, а скорость белой точки вдвое больше скорости черной точки, имеем следующее соотношение:
\[\frac{v_{б}}{v_{ч}} = \frac{r_{б}}{r_{ч}} = 2\]
откуда
\[r_{б} = 2r_{ч}\]
То есть, одна точка находится в два раза ближе к центру диска, чем другая.
с) Центростремительное ускорение точки зависит от радиуса окружности, по которой она движется. Чем дальше от центра, тем больше ускорение. Определим отношение центростремительного ускорения черной точки \(a_{ч}\) к белой точке \(a_{б}\). Поскольку скорость белой точки вдвое больше скорости черной, а радиус черной точки вдвое меньше радиуса белой точки, ускорение точки обратно пропорционально квадрату радиуса, откуда следует:
\[\frac{a_{б}}{a_{ч}} = \left(\frac{v_{б}}{v_{ч}}\right)^2 = 2^2 = 4\]
то есть, центростремительное ускорение белой точки в 4 раза больше, чем у черной точки.
Теперь перейдем ко второй задаче о стрелке стенного часовника:
2. а) Период ротации стрелки равен времени, которое ей требуется для совершения полного оборота. В данной задаче, длина секундной стрелки составляет 25 см. Для определения периода ротации мы можем использовать формулу периода \(T = \frac{2\pi}{\omega}\), где \(\omega\) - угловая скорость.
Угловая скорость стрелки можно определить как отношение угла поворота к времени, необходимому для этого поворота. Секундная стрелка вращается с угловой скоростью 1 радиан в секунду, так как она делает полный оборот (2\(\pi\) радиан) за одну минуту (60 секунд) или же 1 радиан за секунду (скорость \(\frac{2\pi}{60} = \frac{\pi}{30}\) рад/сек).
Таким образом, подставив угловую скорость \(\omega\) в формулу периода, имеем:
\[T = \frac{2\pi}{\frac{\pi}{30}} = 60\) секунд\].
Таким образом, период ротации стрелки составляет 60 секунд.
б) Для определения скорости конца стрелки, мы можем использовать формулу для скорости \(v = \omega \cdot r\), где \(r\) - радиус, а \(\omega\) - угловая скорость. У нас уже есть угловая скорость \(\omega = \frac{\pi}{30}\) рад/сек и длина стрелки \(r = 25\) см.
Подставим значения в формулу:
\[v = \frac{\pi}{30} \cdot 25 = \frac{5\pi}{6}\) см/сек.
Таким образом, скорость конца стрелки составляет \(\frac{5\pi}{6}\) см/сек.
с) Чтобы определить центростремительное ускорение конца стрелки, мы можем использовать формулу \(a = \omega^2 \cdot r\), где \(r\) - радиус, а \(\omega\) - угловая скорость. У нас уже есть угловая скорость \(\omega = \frac{\pi}{30}\) рад/сек и длина стрелки \(r = 25\) см.
Подставим значения в формулу:
\[a = \left(\frac{\pi}{30}\right)^2 \cdot 25 = \frac{\pi^2}{900}\) см/сек\(^2\).
Таким образом, центростремительное ускорение конца стрелки составляет \(\frac{\pi^2}{900}\) см/сек\(^2\).
Это подробное решение задачи. Если у вас есть еще вопросы или нужна дополнительная информация, пожалуйста, сообщите мне.
1. Дискову можно представить как окружность, на которой расположены белые и черные точки. Поскольку при регулярном вращении диска скорость белой точки вдвое больше скорости черной точки, можно сделать следующие выводы:
а) Точка, ближайшая к центру диска, будет черной точкой. Почему? Представьте, что диск закреплен на оси в центре и вращается. Точки наружних радиусов будут иметь большую скорость, чем точки на внутренних радиусах. Таким образом, точка, находящаяся ближе к центру диска, имеет меньшую скорость. В нашем случае, это черная точка.
б) Для выяснения во сколько раз одна точка ближе к центру диска, чем другая, рассмотрим отношение радиусов черной и белой точек. Обозначим черную точку через \(r_{ч}\) и белую точку через \(r_{б}\). Так как угловые скорости черной и белой точек одинаковы, а скорость белой точки вдвое больше скорости черной точки, имеем следующее соотношение:
\[\frac{v_{б}}{v_{ч}} = \frac{r_{б}}{r_{ч}} = 2\]
откуда
\[r_{б} = 2r_{ч}\]
То есть, одна точка находится в два раза ближе к центру диска, чем другая.
с) Центростремительное ускорение точки зависит от радиуса окружности, по которой она движется. Чем дальше от центра, тем больше ускорение. Определим отношение центростремительного ускорения черной точки \(a_{ч}\) к белой точке \(a_{б}\). Поскольку скорость белой точки вдвое больше скорости черной, а радиус черной точки вдвое меньше радиуса белой точки, ускорение точки обратно пропорционально квадрату радиуса, откуда следует:
\[\frac{a_{б}}{a_{ч}} = \left(\frac{v_{б}}{v_{ч}}\right)^2 = 2^2 = 4\]
то есть, центростремительное ускорение белой точки в 4 раза больше, чем у черной точки.
Теперь перейдем ко второй задаче о стрелке стенного часовника:
2. а) Период ротации стрелки равен времени, которое ей требуется для совершения полного оборота. В данной задаче, длина секундной стрелки составляет 25 см. Для определения периода ротации мы можем использовать формулу периода \(T = \frac{2\pi}{\omega}\), где \(\omega\) - угловая скорость.
Угловая скорость стрелки можно определить как отношение угла поворота к времени, необходимому для этого поворота. Секундная стрелка вращается с угловой скоростью 1 радиан в секунду, так как она делает полный оборот (2\(\pi\) радиан) за одну минуту (60 секунд) или же 1 радиан за секунду (скорость \(\frac{2\pi}{60} = \frac{\pi}{30}\) рад/сек).
Таким образом, подставив угловую скорость \(\omega\) в формулу периода, имеем:
\[T = \frac{2\pi}{\frac{\pi}{30}} = 60\) секунд\].
Таким образом, период ротации стрелки составляет 60 секунд.
б) Для определения скорости конца стрелки, мы можем использовать формулу для скорости \(v = \omega \cdot r\), где \(r\) - радиус, а \(\omega\) - угловая скорость. У нас уже есть угловая скорость \(\omega = \frac{\pi}{30}\) рад/сек и длина стрелки \(r = 25\) см.
Подставим значения в формулу:
\[v = \frac{\pi}{30} \cdot 25 = \frac{5\pi}{6}\) см/сек.
Таким образом, скорость конца стрелки составляет \(\frac{5\pi}{6}\) см/сек.
с) Чтобы определить центростремительное ускорение конца стрелки, мы можем использовать формулу \(a = \omega^2 \cdot r\), где \(r\) - радиус, а \(\omega\) - угловая скорость. У нас уже есть угловая скорость \(\omega = \frac{\pi}{30}\) рад/сек и длина стрелки \(r = 25\) см.
Подставим значения в формулу:
\[a = \left(\frac{\pi}{30}\right)^2 \cdot 25 = \frac{\pi^2}{900}\) см/сек\(^2\).
Таким образом, центростремительное ускорение конца стрелки составляет \(\frac{\pi^2}{900}\) см/сек\(^2\).
Это подробное решение задачи. Если у вас есть еще вопросы или нужна дополнительная информация, пожалуйста, сообщите мне.
Знаешь ответ?