质点在Oxy平面内运动,其运动方程为r=2ti+(19-2t*t)j(SI单位)。求质点的轨道方程
时间: 2023-08-31 18:43:11 浏览: 232
### 回答1:
根据题目给出的运动方程r=2ti (19-2t*t)j,可以得到质点在Oxy平面内做曲线运动,其中t为时间,i和j为单位向量。为了求质点的轨道方程,我们需要将r表示为x和y的函数。
将r=2ti (19-2t*t)j展开,得到r=2txi + (19t-2t*t*t)j。因此,质点的轨道方程为x=2t,y=19t-2t*t*t。
### 回答2:
首先,我们知道轨道方程可以根据质点的速度和位移来确定。我们已经给出了质点的运动方程r=2ti(19-2t^2)j。
要确定质点的速度v,我们可以对运动方程r关于时间t求导,得到:
v = dr/dt = 2i(19-2t^2)j + 2ti(-4t)j = 38ij - 4t^3j - 8tij^2
由于Oxy平面内,i和j方向分别对应x和y轴,所以可以分解出质点在x轴和y轴上的速度分量:
vx = 38i - 8tj
vy = -4t^3j
因此,质点的速度v = vx + vy = 38i - 8tj - 4t^3j
接下来,我们可以对质点的速度v再次求导,得到质点的加速度a:
a = dv/dt = d(38i - 8tj - 4t^3j)/dt = -8j - 12t^2j - 4tj^2
由于加速度的定义为速度关于时间t的导数,所以加速度在x轴上的分量为0,加速度在y轴上的分量为-8 - 12t^2。
我们可以使用加速度来验证轨道方程的正确性,如果质点的加速度满足a = dv/dt,则表示轨道方程正确。
现在我们有了质点的加速度,我们可以将其代入牛顿第二定理F = ma 中,由于质点的质量未给出,我们可以假设质点的质量为1,这样质点的加速度就等于质点所受的合力。
a = F = -8j - 12t^2j
考虑到仅受重力作用,质点所受的合力只有重力,所以 F = mg = -gj,其中g是重力加速度。
将F和a相等,我们可以得到-8j - 12t^2j = -gj
解方程,我们可以得到g = 8 + 12t^2
由于这里质点的质量为1,重力加速度恒定,所以我们可以得到 g = 8 + 12t^2 = const。
求导 t 对 g 的一次积分 ∫(8 + 12t^2)dt = 8t + 4t^3 + C = s (s为常数)
所以,质点的轨道方程为 r = 2ti(19-2t^2)j + (8t + 4t^3 + C)j,其中C为积分常数。
### 回答3:
首先,我们已知质点在Oxy平面内运动,其位置矢量用r表示。
根据给定的运动方程为 r=2ti(19-2t^2)j
其中t表示时间,i 和 j 是单位向量。可以看出,这个运动方程是一个二维向量方程,分别描述了x轴和y轴方向上的运动。
我们可以将上述方程拆分为分别描述x轴和y轴的两个方程:
x = 2ti (1)
y = (19-2t^2)j (2)
我们可以从方程(1)中得到t的表达式:t = x/(2i)
将上述表达式代入方程(2)中,可以得到y关于x的表达式。
y = (19 - 2(x/(2i))^2)j
= (19 - 2(x^2)/(4i^2))j
= (19 - (x^2)/2)j
因此,质点的轨道方程为 y = 19 - (x^2)/2,其中x和y表示质点在Oxy平面内的位置坐标。
这个轨道方程是一个抛物线方程,打开口朝下,顶点位于19处。质点沿着这个抛物线运动,其轨迹可以看作是一个对称于y轴的抛物线。
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