Тема . Механика. Динамика и Статика

.06 Кривизна траектории

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела механика. динамика и статика
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#115565

Колесо катится без проскальзывания по прямолинейной направляющей. Доказать, что радиус кривизны траектории любой точки M,  лежащей на ободе колеса, равен удвоенному расстоянию от этой точки до мгновенного центра скоростей.
Подсказка: для упрощения расчетов положить скорость центра колеса постоянной.

Источники: Олимпиада Максвелла, 2017, ЗЭ, 7

Показать ответ и решение

Нормальное ускорение точки, движущейся на ободе колеса можно выразить через скорость этой точки:

     v2M-
an =  ρ  (1)

где ρ  - радиус кривизны траектории.

PIC

Теперь выразим нормальное ускорение через полное ускорение точки, направленное в центр колеса:

an = a cosφ

А полное ускорение в свою очередь можно выразить из вращательного движения точки вокруг центра окружности:

     2
a = v-
    R

где R  - радиус колеса. Теперь выразим скорость вращения точки относительно центра колеса в СО центра колеса, чтобы получить выражение для vM  .
Из теоремы Пифагора:

v2 = (vM cos φ− v)2 + (vM sinφ )2

 2   2    2                2   2   2
v = vM cos φ − 2vvM  cosφ + v + vM sin  φ

v2 = 2vv  cosφ
 M      M

vM = 2v cosφ

Подставим в формулу (1) выражения для ускорения и скорости точки М:

 2               2
v-cosφ = (2vcosφ)-
R            ρ

Сократим некоторые величины:

1-  4-cosφ
R =    ρ

ρ = 4 cosφR

Заметим, что проецируя радиус окружности на отрезок, соединяющий точку и МЦС, получим:

RМЦ С = 2R cosφ

Отсюда:

ρ = 2RМЦ С

ч.т.д.

Ответ:

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!