Quina és la velocitat d'una partícula per a t = 0 a t = 10 que l'acceleració és veca = 3t ^ 2 hati + 5t hatj- (8t ^ 3 + 400) trama?

Quina és la velocitat d'una partícula per a t = 0 a t = 10 que l'acceleració és veca = 3t ^ 2 hati + 5t hatj- (8t ^ 3 + 400) trama?
Anonim

Resposta:

Velocitat mitjana: # 6.01 xx 10 ^ 3 # #"Senyora"#

Velocitat en el temps #t = 0 # # "s" #: #0# #"Senyora"#

Velocitat a #t = 10 # # "s" #: # 2.40 xx 10 ^ 4 # #"Senyora"#

Explicació:

Suposo que vol dir el velocitat mitjana de #t = 0 # a #t = 10 # # "s" #.

Tenim els components de l’acceleració de la partícula i se'ns demana que trobem la velocitat mitjana sobre la primera #10# segons del seu moviment:

#vecv_ "av" = (Deltavecr) / (10 "s") #

on

  • #v_ "av" # # és la magnitud de la velocitat mitjana, i

  • # Deltar # és el canvi de posició de l’objecte (de #0# # "s" # a #10# # "s" #).

Per tant, hem de trobar la posició de l'objecte en aquests dos moments.

Hem de derivar una equació de posició d’aquesta equació d’acceleració, integrant-la dues vegades:

Primera integració:

#vecv = (t ^ 3) hati + (5 / 2t ^ 2) hatj - (2t ^ 4 + 400t) hatk # (velocitat)

Segona integració:

#vecr = (1 / 4t ^ 4) hati + (5 / 6t ^ 3) hatj - (2 / 5t ^ 5 + 200t ^ 2) hatk # (posició)

Se suposa que la posició inicial és a l’origen, així que anem a connectar #10# per # t # en l’equació de posició:

#vecr = (2500) hati + (2500/3) hatk - (60000) hatk #

A continuació, es pot dividir l’equació de velocitat mitjana en components:

#v_ "av-x" = (Deltax) / (10 "s") = (2500 "m") / (10 "s") = color (vermell) (250 # #color (vermell) ("m / s" # #

#v_ "av-i" = (Deltay) / (10 "s") = (2500/3 "m") / (10 "s") = color (blau) (250/3 # #color (blau) ("m / s" # #

#v_ "av-z" = (Deltaz) / (10 "s") = (-60000 "m") / (10 "s") = color (verd) (- 6000 # #color (verd) ("m / s" # #

Usant aquests components, podem trobar la magnitud del vector de velocitat mitjana:

#v_ "av" = sqrt ((v_ "av-x") ^ 2 + (v_ "av-i") ^ 2 + (v_ "av-z") ^ 2) #

# = sqrt ((250 "m / s") ^ 2 + (250/3 "m / s") ^ 2 + (-6000 "m / s") ^ 2) #

# = color (porpra) (6.01 xx 10 ^ 3 #color (violeta) ("m / s" # #

(Aquí teniu el document.) instantània secció de velocitat).

Per trobar les velocitats instantànies a #t = 0 # i #t = 10 # # "s" #, primer connectem aquests temps a l’equació de velocitat prèviament integrada:

  • #t = 0 # # "s" #

#vecv = ((0 "s") ^ 3) hati + (5/2 (0 "s") ^ 2) hatj - (2 (0 "s") ^ 4 + 400 (0 "s")) hatk #

# = color (vermell) (0 # #color (vermell) ("m / s" # #

  • #t = 10 # # "s" #

#vecv = ((10 "s") ^ 3) hati + (5/2 (10 "s") ^ 2) hatj - (2 (10 "s") ^ 4 + 400 (10 "s")) hatk #

# = (1000 "m / s") hati + (250 "m / s") hatj - (24000 "m / s") hatk #

La magnitud d'aquesta velocitat és així

#v (10 "s") = sqrt ((1000 "m / s") ^ 2 + (250 "m / s") ^ 2 + (-24000 "m / s") ^ 2) #

# = color (blau) (2,40 xx 10 ^ 4 # #color (blau) ("m / s" # #