5.4.1. Ruch unoszenia, względny i bezwzględny



Podobne dokumenty
1.5. Iloczyn wektorowy. Definicja oraz k. Niech i

WEKTORY skalary wektory W ogólnym przypadku, aby określić wektor, należy znać:

Grażyna Nowicka, Waldemar Nowicki BADANIE RÓWNOWAG KWASOWO-ZASADOWYCH W ROZTWORACH ELEKTROLITÓW AMFOTERYCZNYCH

WEKTORY skalary wektory W ogólnym przypadku, aby określić wektor, należy znać:

ZADANIA OTWARTE. Są więc takie same. Trzeba jeszcze pokazać, że wynoszą one 2b, gdyż taka jest długość krawędzi dwudziestościanu.

2. PODSTAWY STATYKI NA PŁASZCZYŹNIE

Modelowanie i obliczenia techniczne. Metody numeryczne w modelowaniu: Różniczkowanie i całkowanie numeryczne

Wykład 6 Dyfrakcja Fresnela i Fraunhofera

Realizacje zmiennych są niezależne, co sprawia, że ciąg jest ciągiem niezależnych zmiennych losowych,

Rozwiązania maj 2017r. Zadania zamknięte

a) b) Rys Schemat ideowo-konstrukcyjny układu do przykładu 6.1 a) i jego schemat blokowy

Wyznacznikiem macierzy kwadratowej A stopnia n nazywamy liczbę det A określoną następująco:

Zadania. I. Podzielność liczb całkowitych

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Fizyka i astronomia Poziom rozszerzony

Wyk lad 1 Podstawowe wiadomości o macierzach

EGZAMIN MATURALNY OD ROKU SZKOLNEGO 2014/2015 MATEMATYKA POZIOM ROZSZERZONY ROZWIĄZANIA ZADAŃ I SCHEMATY PUNKTOWANIA (A1, A2, A3, A4, A6, A7)

Redukcja układów sił działających na bryły sztywne

Wykład FIZYKA I. 4. Nieinercjalne układy odniesienia. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Wykład 2. Granice, ciągłość, pochodna funkcji i jej interpretacja geometryczna

2. Tensometria mechaniczna

2. FUNKCJE WYMIERNE Poziom (K) lub (P)

MATeMAtyka 3 inf. Przedmiotowy system oceniania wraz z określeniem wymagań edukacyjnych. Zakres podstawowy i rozszerzony. Dorota Ponczek, Karolina Wej

Matematyka stosowana i metody numeryczne

Wektor kolumnowy m wymiarowy macierz prostokątna o wymiarze n=1 Wektor wierszowy n wymiarowy macierz prostokątna o wymiarze m=1

PODSTAWY BAZ DANYCH Wykład 3 2. Pojęcie Relacyjnej Bazy Danych

Zastosowanie multimetrów cyfrowych do pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych

Wymagania edukacyjne matematyka klasa 2 zakres podstawowy 1. SUMY ALGEBRAICZNE

LISTA02: Projektowanie układów drugiego rzędu Przygotowanie: 1. Jakie własności ma równanie 2-ego rzędu & x &+ bx&

1. LINIE WPŁYWOWE W UKŁADACH STATYCZNIE WYZNACZALNYCH

4. RACHUNEK WEKTOROWY

Wyrównanie sieci niwelacyjnej

Modelowanie i obliczenia techniczne. Model matematyczny w postaci transmitancji

1 Definicja całki oznaczonej

Propozycja przedmiotowego systemu oceniania wraz z określeniem wymagań edukacyjnych (zakres podstawowy)

Struktura energetyczna ciał stałych-cd. Fizyka II dla Elektroniki, lato

KONKURS MATEMATYCZNY dla uczniów gimnazjów w roku szkolnym 2012/13. Propozycja punktowania rozwiązań zadań

Badanie regularności w słowach

Zad. 4 Oblicz czas obiegu satelity poruszającego się na wysokości h=500 km nad powierzchnią Ziemi.

CAŁKOWANIE NUMERYCZNE

Modelowanie 3 D na podstawie fotografii amatorskich

Wartość bezwzględna. Proste równania i nierówności.

Wymagania edukacyjne matematyka klasa 2b, 2c, 2e zakres podstawowy rok szkolny 2015/ Sumy algebraiczne

PEWNIK DEDEKINDA i jego najprostsze konsekwencje

PRÓBNA MATURA Z MATEMATYKI Z OPERONEM LISTOPAD ,0. 3x 6 6 3x 6 6,

R + v 10 R0, 9 k v k. a k v k + v 10 a 10. k=1. Z pierwszego równania otrzymuję R 32475, Dalej mam: (R 9P + (k 1)P )v k + v 10 a 10

f(x)dx (1.7) b f(x)dx = F (x) = F (b) F (a) (1.2)

Programowanie z więzami (CLP) CLP CLP CLP. ECL i PS e CLP

WYZNACZANIE OGNISKOWEJ SOCZEWEK CIENKICH ZA POMOCĄ ŁAWY OPTYCZNEJ

Wykład 2. Funkcja logarytmiczna. Definicja logarytmu: Własności logarytmu: Logarytm naturalny: Funkcje trygonometryczne

N(0, 1) ) = φ( 0, 3) = 1 φ(0, 3) = 1 0, 6179 = 0, 3821 < t α 1 e t dt α > 0. f g = fg. f = e t f = e t. U nas: g = t α 1 g = (α 1)t α 2

III.3 Transformacja Lorentza prędkości i przyspieszenia. Efekt Dopplera

Rachunek prawdopodobieństwa i statystyka matematyczna.

Sprawdzian całoroczny kl. III

Przestrzenie liniowe w zadaniach

2. Funktory TTL cz.2

Klucz odpowiedzi do zadań zamkniętych i schemat oceniania zadań otwartych

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z MATEMATYKI W KLASIE IIc ZAKRES PODSTAWOWY I ROZSZERZONY

Algebra Boola i podstawy systemów liczbowych. Ćwiczenia z Teorii Układów Logicznych, dr inż. Ernest Jamro. 1. System dwójkowy reprezentacja binarna

Maciej Grzesiak Instytut Matematyki Politechniki Poznańskiej. Całki oznaczone. lim δ n = 0. σ n = f(ξ i ) x i. (1)

Mechanika ogólna. Kinematyka. Równania ruchu punktu materialnego. Podstawowe pojęcia. Równanie ruchu po torze (równanie drogi)

Wymagania kl. 2. Uczeń:

Klucz odpowiedzi do zadań zamkniętych i schemat oceniania zadań otwartych

Spis treści. Wstęp... 4

Maciej Grzesiak. Iloczyn skalarny. 1. Iloczyn skalarny wektorów na płaszczyźnie i w przestrzeni. a b = a b cos ϕ. j) (b x. i + b y

KINEMATYKA I DYNAMIKA CIAŁA STAŁEGO. dr inż. Janusz Zachwieja wykład opracowany na podstawie literatury

7. Szeregi funkcyjne

INFORMATYKA W CHEMII Dr Piotr Szczepański

PODSTAWY BAZ DANYCH Wykład 2 2. Pojęcie Relacyjnej Bazy Danych

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Matematyka. Poziom rozszerzony. Listopad Wskazówki do rozwiązania zadania =

Wykład Indukcja elektromagnetyczna, energia pola magnetycznego

Wymagania edukacyjne na poszczególne oceny z matematyki w klasie II poziom rozszerzony

< f g = fg. f = e t f = e t. U nas: e t (α 1)t α 2 dt = 0 + (α 1)Γ(α 1)

Zadania. ze zbioru 25 lat Olimpiad Fizycznych Waldemara Gorzkowskiego. a, skierowane równolegle do równi (w górę, ku

Materiały diagnostyczne z matematyki poziom podstawowy

Materiały pomocnicze do ćwiczeń z przedmiotu: Ogrzewnictwo, wentylacja i klimatyzacja II. Klimatyzacja

CAŁKOWANIE NUMERYCZNE

Fizyka. Kurs przygotowawczy. na studia inżynierskie. mgr Kamila Haule

4) Podaj wartość stałych czasowych, wzmocnienia i punkt równowagi przy wymuszeniu impulsowym

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Fizyka i astronomia Poziom podstawowy

KRYTERIA OCENIANIA ODPOWIEDZI Próbna Matura z OPERONEM. Matematyka. Poziom rozszerzony. Listopad Wskazówki do rozwiązania zadania

usuwa niewymierność z mianownika wyrażenia typu

Wprowadzenie: Do czego służą wektory?

Temat lekcji Zakres treści Osiągnięcia ucznia

DZIAŁ 2. Figury geometryczne

Wymagania edukacyjne z matematyki

zestaw DO ĆWICZEŃ z matematyki

Wykład 2. Pojęcie całki niewłaściwej do rachunku prawdopodobieństwa

3. Rozkład macierzy według wartości szczególnych

Matematyka dla biologów Zajęcia nr 7.

1 Ułamki zwykłe i dziesiętne

zestaw DO ĆWICZEŃ z matematyki

Szczegółowe wymagania edukacyjne z matematyki, klasa 2C, poziom podstawowy

Prosta metoda sprawdzania fundamentów ze względu na przebicie

mgh. Praca ta jest zmagazynowana w postaci energii potencjalnej,

Załącznik nr 3 do PSO z matematyki

Kodowanie liczb. Kodowanie stałopozycyjne liczb całkowitych. Niech liczba całkowita a ma w systemie dwójkowym postać: Kod prosty

Oznaczenia: K wymagania konieczne; P wymagania podstawowe; R wymagania rozszerzające; D wymagania dopełniające; W wymagania wykraczające

Znajdowanie analogii w geometrii płaskiej i przestrzennej

Prace Koła Matematyków Uniwersytetu Pedagogicznego w Krakowie (2014)

Podstawy fizyki sezon 1 V. Ruch obrotowy 1 (!)

Transkrypt:

5.4.1. Ruch unozeni, zględny i bezzględny Przy ominiu ruchu punktu lub bryły zkłdliśmy, że punkt lub brył poruzły ię zględem ukłdu odnieieni x, y, z użnego z nieruchomy. Możn rozptrzyć tki z przypdek, że pomniny z ukłd odnieieni będzie ię y poruzł zględem innego r ukłdu, użnego tedy z nieruchomy. Wócz ruch punktu lub bryły nzymy r M ruchem złożonym. L Ruch punktu lub bryły r L zględem ukłdu nieruchomego nzymy y ruchem bezzględnym, ruch x tego mego punktu lub bryły x zględem ukłdu ruchomego Ry. 5.4. Ruch złożony punktu ruchem zględnym. Ruch ruchomego ukłdu odnieieni zględem nieruchomego nzymy ruchem unozeni. W dlzej części rozptrzymy jedynie ruch złożony punktu. Niech punkt M poruz ię poób doolny, nie ziązny ni z nieruchomym ukłdem odnieieni x, y, z, ni z ruchomym x, y, z (ry. 5.4). Jeżeli ruch tego punktu będzie oberony przez dóch obertoró jednego ziąznego z ukłdem nieruchomym x, y, z, drugiego ziąznego z ukłdem ruchomym x, y, z to kżdy z obertoró będzie idził ruch punktu M inny poób (inny tor, prędkość, przyśpiezenie). Tor, jki zkreśli punkt M ukłdzie nieruchomym, nzymy torem bezzględnym L, ukłdzie ruchomym torem zględnym L. Kżdy z punktó toru zględnego, ztem i punkt znjdujący ię tym mym miejcu co punkt M, zkreśli peien tor L u. Ruch tego punktu zględem ukłdu nieruchomego nzymy ruchem unozeni punktu M rozżnej chili.

5.4.. Prędkość i przyśpiezenie ruchu złożonym punktu W celu yprodzeni zoró n prędkość i przyśpiezenie punktu M potąpimy podobnie jk podcz rozptryni kinemtyki doolnego punktu bryły ruchu ogólnym, le terz punkt ten będzie ię poruzł zględem bryły. Ztem ektor odzący r punktu M ukłdzie ruchomym x, y, z nie będzie tły, będzie ię zmienił zróno jego kierunek, jk i moduł: r = r cont. () Wektor odzący punktu M, zgodnie z ry. 5.4, jet umą dóch ektoró: r = r + r. (5.76) Podobnie jk ruchu ogólnym bryły (p. 5..) ektor jet ektorem łączącym początki obu ukłdó półrzędnych. Zpizemy go nlitycznie nieruchomym ukłdzie półrzędnych x, y, z: r = x i + y j + z. (5.77) k Wektor r jet ektorem odzącym punktu M ukłdzie x, y, z. Możn go yrzić z pomocą półrzędnych tym ukłdzie: r = x i+ y z k. (5.78) Wpółrzędne tego ektor n podtie zoru () będą ię zmienić rz z ruchem punktu M zględem ukłdu ruchomego x, y, z. Możn je ztem zpić potci funkcji czu, które będą rónnimi ruchu zględnego punktu M: x = x ( t ), y = y ( t ), z = z ( t ). (5.79) Prędkość punktu M jet pochodną ektor odzącego (5.76) zględem czu: r d r d r v = +. (5.80) Pochodn ektor r jet znną z p. 5.. prędkością początku ruchomego ukłdu półrzędnych: d r dx dy dz v = = i+ j+ k. (b) Pochodn ektor r po zróżniczkoniu zoru (5.78) m potć:

d r dx x d i y d j z d k = i+ k+ + +. (c) Pierze trzy yrzy poyżzym zorze przedtiją prędkość zględną punktu M: v = dx i+ k. (5.81) Po podtieniu do trzech pozotłych yrzó zoró (5.1) n pochodne eroró i, j, k otrzymmy: dr = v + x = v + ω ( x i+ y z k ). i ) + y j ) + z k ) Wyrżenie ytępujące niie, zgodnie ze zorem (5.80), jet ektorem odzącym punktu M. Ztem poyżzy zór uprzcz ię do potci: dr = v = v + ω r. (d) Po podtieniu do zoru (5.80) oznczeni (b) orz zoru (d) otrzymmy zleżność n prędkość punktu M ruchu złożonym zględem nieruchomego ukłdu odnieieni (prędkość bezzględną): v = v + ω r +. (5.8) v Po porónniu ze zorem (5.) idzimy, że pierze d yrzy tym zorze przedtiją prędkość punktu bryły znjdującego ię tym mym miejcu co punkt M, ztem jet to prędkość unozeni: v = v + ω r u. (5.8) Po uzględnieniu tego oznczeni e zorze (5.8) zużymy, że prędkość bezzględn v ruchu złożonym punktu jet umą prędkości unozeni i prędkości zględnej v : v = v u + v. (5.84) Przyśpiezenie bezzględne otrzymmy, obliczjąc pochodną zględem czu prędkości bezzględnej potci (5.8): v u

Pochodn d v d v dω dr d v r ω = = + + + d v =. (e) (f) jet przyśpiezeniem punktu, pochodn dω = ε (g) przyśpiezeniem kątoym bryły. Wytępującą e zorze (e) pochodną ektor r zględem czu obliczyliśmy już przy yprodzniu zoru n prędkość punktu M. Jet on dn zorem (d). W celu obliczeni pochodnej prędkości zględnej v zględem czu zróżniczkujemy zór (5.81) orz ykorzytmy zleżności (5.1): d v = d x d y d z dx d i d j d k = i+ k+ + + = dx + i ) + j ) + k )= dx = + ω i+ k = + ω v, (h) gdzie jet przyśpiezeniem zględnym punktu M: dx = i+ k. (5.85) Po uzględnieniu e zorze (e) oznczeń (f) i (g) orz zoru (h) otrzymmy przyśpiezenie punktu M. r+ v ) + + ω v = r ) + + ω = + ε r+ ω = + ε r+ ω v. (5.86) Pierze trzy yrzy tym zorze znmy z ruchu ogólnego bryły jko przyśpiezenie doolnego punktu bryły (zór 5.), ięc jet to przyśpiezenie unozeni u : ε r ω ( ω r u = + + ). (5.87)

Z kolei podojony iloczyn ektoroy prędkości kątoej i prędkości zględnej jet przyśpiezeniem znnym jko przyśpiezenie Corioli: v C = ω v. (5.88) Tk ięc przyśpiezenie bezzględne punktu M ruchu złożonym jet róne umie trzech przyśpiezeń: unozeni, zględnego i Corioli : u C = u+ + C. (5.89) Przyśpiezenie Corioli jet dodtkoym przyśpiezeniem ynikjącym z ruchu obrotoego ukłdu unozeni. Możn udoodnić [9], że jet ono yołne zminą ektor prędkości zględnej kutek jego obrotu z prędkością kątoą v orz zminą ektor prędkości unozeni poodoną przemiezczniem ię punktu M z prędkością zględną v. Z łności iloczynu ektoroego ynik, że przyśpiezenie Corioli będzie róne zeru trzech przypdkch: ) gdy ω = 0, tedy ruch unozeni jet ruchem potępoym, b) gdy ektory prędkości kątoej ω i prędkości zględnej v punktu M ą rónoległe, c) gdy prędkość zględn v punktu M penej chili jet rón zeru. W zgdnienich technicznych njczęściej przyjmujemy, że ukłd odnieieni ziązny z Ziemią jet nieruchomy. Tym mym pomijmy przyśpiezenie Corioli dziłjące n obiekty poruzjące ię zględem Ziemi, np. pojzdy, yołne jej obrotem okół łnej oi. Tkie potęponie jet upriedliione, ponież przyśpiezenie to jet brdzo młe [11]. Jednk przyśpiezenie Corioli torzyzy ielu zjikom ytępującym przyrodzie, yołnym obrotem kuli ziemkiej. Do zjik tych nleżą przykłdoo kierunki prądó morkich i itró. Przykłd 5.7. Poziom rurk obrc ię okół pionoej oi z, przechodzącej przez jej środek (ry. 5.5), zgodnie z rónniem ruchu: ϕ = 10t 1t, gdzie cz t jet yrżony ekundch, kąt ϕ rdinch. Wenątrz rurki poruz ię punkt M zgodnie rónniem: M = = 15in t / cm. bliczyć prędkość i przyśpiezenie bezzględne punktu M dl czu t v u [ ] =. 1 1

) b) z y ω v u v M M M v x ϕ y c) ε y u n c M ω u x Ry. 5.5. Wyznczenie prędkości i przyśpiezeni punktu M ruchu złożonym Roziąznie. Punkt M poruz ię ruchem złożonym z ruchu unozeni yołnego obrotem rurki i ruchu zględnego zględem rurki. Prędkość bezzględną punktu M obliczymy ze zoru (5.84): vm = vu+ v. () Wrtość prędkości unozeni punktu M ynikjąc z ruchu obrotoego rurki v u = ω = ( 10 t) 15in t = ( 150 0t) in t, gdzie ω jet rtością prędkości kątoej rurki: 1 [ ] dϕ ω = = 10 t. Wrtość prędkości zględnej punktu M v d = = 15 co t = 5co t. Wektory prędkości unozeni i prędkości zględnej zznczono n ry. 5.5b przedtijącym rurkę rzucie z góry. Dl czu t = otrzymujemy: 1 1

v v u = ( 150 0) in = 60 = 10,9 cm /, = 5co =,5 = 7, 85 cm /. Ponież ektory tych prędkości ą protopdłe, rtość prędkości bezzględnej punktu M v = v + v = 10,9 + 7,85 = 104, 0 cm. M u / Przyśpiezenie bezzględne punktu M obliczymy ze zoru (5.89): n = u+ + C = u+ u + + c. (b) Wrtości przyśpiezeń ruchu unozeni ą ntępujące: u = ε = 15co t = 0in t, n u = ω = 15( 10 t) in t, dω ε = =. (c) Wrtość przyśpiezeni zględnego punktu M obliczymy ze zoru: dv 5 = = in t. (d) Z kolei przyśpiezenie Corioli yrż zór (5.88): jego rtość C = ω v, c = ωv in = 10( 10 t) co t = ( 100 0t) co t. (e) Wektory kłdoych przyśpiezeń ytępujące e zorze (b) przedtiono n ry..5c. Wrtości tych przyśpiezeń chili otrzymmy po podtieniu do zoró (c), (d) i (e) t = t1 = 1 : t 1

u n u c = 0in = 15 = 5,98 cm /, = 8 15in = 480 = 81,8 cm /, 5 5 = in = = 14,5 cm /, 6 = 80co = 40 = 15,66 cm /. N podtie ry. 5.5c rtość przyśpiezeni bezzględnego punktu M obliczymy ze zoru: n ( ) ( c u) = + + = 845, 6 + 99, 68 = 851, 48 cm/. M u