Что такое точка обода колеса

Обновлено: 05.07.2024

Железнобитонная плита размером 4 м * 0,5 м * 0,25 м погружена в воду наполовину. какова архимедова сила, действующая сила на нее? плотность воды 1000 кг/м3

Велосипед движется равномерно по окружности радиусом 100 м и делает 1 оборот за 2 мин. Путь и перемещение велосипедиста за 1 мин соответственно равны

1. Классификацию галактик Хаббла часто называют камертонной. Поясните причину такого названия. 2. Определите, какой промежуток времени требуется свету, чтобы пересечь Большое и Малое Магеллановы Облака в поперечнике

Движение по окружности: определение, примеры

Примеры движения по окружности:

грузовик движется по мосту с радиусом кривизны R;
атлет крутит шар в руке, перед тем как бросить его;
космическая станция летает по кругу над поверхностью Земли;
катафот вращается на раскрученном колесе велосипеда.

Приведем ниже кинематические соотношения для поступательного и вращательного движений:

Вопросы на движение по окружности

Вопрос 1. Как направлено центростремительное ускорение?

Ответ. Центростремительное ускорение направлено по радиус-вектору к центру окружности.

Вопрос 2. Велосипед катится по прямой. Как можно описать движение точки на ободе его колеса? Является ли это движение движением по окружности?

Ответ. Это одновременно поступательное движение и движение по окружности. Траекторией такого движения будет спираль.

Вопрос 3. Как направлено ускорение, если тело движется по окружности неравномерно?

Ответ. В таком случае к центростремительному (или нормальному) ускорению добавляется тангенциальное ускорение, направленное по касательной к окружности. Полное ускорение тела представляет собой векторную сумму тангенциального и нормального ускорений.

Вопрос 4. Что такое линейная и угловая скорость?

Ответ. Линейная скорость – это скорость точки, движущейся поступательно. Она измеряется в метрах в секунду. Угловая скорость – скорость, с которой меняется угол, на который поворачивается радиус-вектор точки при движении по окружности.

Вопрос 5. При поступательном движении мерой инерции является масса. А что является мерой инерции при вращательном движении?

Ответ. При вращательном движении мерой инерции является момент инерции. Это отдельная обширная тема, задачи на нахождение и использование момента инерции рассмотрены в других статьях по физике.

Задачи на движение по окружности

Как решать задачи на движение по окружности? Так же, как и все остальные! Для начала, вот памятка по решению физических задач и полезный список формул. Кстати! Для всех наших читателей действует скидка 10% на любой вид работы.

Задача №1. Нахождение линейной скорости при движении по окружности

Условие

Тело движется по окружности с ускорением 3 метра на секунду в квадрате по окружности радиусом 40 метров. Какова линейная скорость тела?

Решение

В данном случае ввиду имеется нормальное ускорение. Поэтому, для решения достаточно вспомнить всего одну формулу:

Ответ: 10,9 м/с.

Задача №2. Нахождение углового ускорения

Условие

Колесо, вращаясь с постоянным ускорением, достигло угловой скорости 20 рад/с через 10 оборотов после начала вращения. Найти угловое ускорение колеса.

Решение

Запишем закон вращения, учитывая, что по условию начальная угловая скорость равна нулю:

Выразим угловое ускорение из первого уравнения, а время – из второго. Затем подставим выраженное время в выражение для ускорения и сократим:

Ответ: 3,2 радиан на секунду в квадрате.

Чтобы перевести угол из радианов в градусы достаточно запомнить соотношение: в одном полном обороте 2пи радиан, или 360 градусов. Следовательно, в одном радиане примерно 57,3 градуса.

Задача №3. Нахождение скорости движения по окружности

Условие

Во сколько раз линейная скорость точки обода колеса радиусом 8 см больше линейной скорости точки, расположенной на 3 см ближе к оси вращения колеса?

Решение

Две точки вращаются на одном колесе, а значит, с одинаковой частотой. Используем соотношения для скорости:

Ответ: скорость точки на ободе больше в 1,6 раза.

Задача №4. Нахождение периода и частоты при движении по окружности

Условие

Маховик равномерно вращается и за время t=1 мин совершает N=2400 оборотов. Какова частота вращения маховика, период обращения и линейная скорость точки, расположенной на расстоянии 10 сантиметров от центра маховика?

Решение

Подставим значения, предварительно переведя все величины в систему СИ, и вычислим:

Ответ: 40 Гц; 0,025 с; 25,12 м/с.

Задача №5. Нахождение полного ускорения при движении по окружности

Условие

Тело вращается вокруг стационарной оси по закону фи=10+20t-2t^2. Нужно найти полное ускорение точки, находящейся на расстоянии 10 см от оси вращения в момент времени t=4c.

Решение

Полное ускорение – векторная сумма нормального и тангенциального ускорений.

Вспоминаем, что скорость и ускорение можно вычислить через производные, зная закон движения:

Подставляем значение t из условия и вычисляем:

Ответ: 1,65 метра в секунду.

Нужна помощь в выполнении заданий? Обращайтесь в профессиональный студенческий сервис в любое время.

Из курса школьной физики мы знаем, что при вращении колеса в каждый момент времени оно соприкасается с поверхностью одной точкой. Поскольку дорога не движется, то и точка соприкосновения на колесе тоже стоит на месте. Если одна точка колеса не движется, то и остальные точки колеса тоже стоят на месте. А между моментами времени тоже есть моменты времени, во время которых колесо стоит. Но поезд то ЕДЕТ.

Извините, Михаиллл, но Вы, похоже, забыли школьный курс физики. Того о чем Вы говорите, именно в таком виде, вовсе нет. Вы правы утверждая, что мгновенная скорость точки колеса , касающейся рельса, в момент касания равна нулю. Но остальные точки колеса вовсе не неподвижны. В реальности все колесо вращается вокруг точки касания и вектор мгновенной скорости любой другой точки колеса будет направлен перпендикулярно радиус вектору, соединяющему эту точку с точкой касания. Таким образом, вектор мгновенной скорости центра колеса всегда будет равен вектору скорости поезда и ни каких моментов времени, когда колесо стоит, не будет. — 8 лет назад

Колесо вращается не вокруг точки касания (где колесо соприкасается с рельсом), а как и обычное колесо вокруг центральной точки колеса. Если бы колесо вращалось вокруг точки касания, то через пол оборота колесо должно оказаться ниже рельса. — 8 лет назад

Уважаемый Павел, я упоминал мгновенные скорости на отрезке времени dt. В этом случае вполне допустимо и следует рассматривать данную задачу таким способом. И такой способ позволяет очень просто (можно даже графически) находить мгновенные скорости точек не только на ободе колеса, а вообще любой точки колеса. А в средней школе, данная задача рассматривается именно таким способом, и говорится именно о вращении колеса вокруг точки касания, за время dt стремящемся к нулю. — 8 лет назад

Уважаемый Павел М. Если посмотреть на представленный в моем первом ответе рисунок, то в любой данный момент времени вектор скорости любой точки обода (например, B, C и D) действительно перпендикулярен прямой линии, проведенной из точки касания А в данную точку (B, C или D). То есть, как будто все точки обода (и всего колеса) вращаются вокруг точки А. Но скорости разных точек на ободе РАЗНЫЕ и меняются со временем. Максимальная скорость будет в верхней точке В. Поэтому траектория движения не будет окружность. На новом рисунке (пришлось рисунок вставить в новый ответ, так как в комментарий рисунок не вставляется) представлена действительная траектория движения любой точки обода относительно рельса – видно, что точка на ободе движется по дуге. Пройдя точку касания с рельсом, эта точка начинает движение по следующей дуге. Один оборот колеса – одна дуга. — 8 лет назад

Уважаемый Павел, и я о том же. Вектор мгновенной скорости любой точки (не только точки на ободе) катящегося колеса перпендикулярен радиус вектору, соединяющему рассматриваемую точку с точкой касания колеса с поверхностью. И модуль этой мгновенной скорости пропорционален длине упомянутого радиус вектора. Именно эти обстоятельства и приводят к пониманию (трактованию) того, что в каждый момент времени, длительность которого стремиться к нулю, колесо вращается вокруг точки касания. Подобный физический взгляд на динамику движения катящегося колеса применяется не только в школьной программе физики, а широко используется инженерами при расчете мгновенных нагрузок на катящееся колесо. Ну, а то, что скорость точки максимальна вверху, минимальна внизу, и, что траектория движения точки на ободе называется циклоидой мне было хорошо известно, по меньшей мере, лет 45 назад. — 8 лет назад

Павлу М. Ну вот, теперь всё понятно. Мы к одной и той же задаче подходили с разных сторон. Вы с точки зрения инженера, а я с точки зрения физики. Какой способ проще для каждой конкретной задачи, тот и надо выбирать. Для меня наша дискуссия была весьма полезной. Спасибо Вам. — 8 лет назад

Никакого парадокса нет. Посмотрите на рисунок

Внизу показано колесо, движущееся по дороге без проскальзывания, как и колеса вагона. Дело в том, что каждая точка на ободе колеса участвует сразу в двух движениях. Прежде всего поезд движется со скоростью vп. Это значит, что центральная точка колеса О движется поступательно с той же скоростью vп слева направо. Но вместе с тем колесо (а значит и обод колеса) вращается вокруг точки О с постоянной угловой скоростью Омега (это греческая буква омега на рисунке). Любая точка обода из-за вращения колеса движется с линейной скоростью vвр, направление этой скорости по касательной к ободу колеса. Смотри рисунок. В самой нижней точке обода (где обод соприкасается с рельсом, точка А) эта точка А неподвижна (в данный момент времени), так как колесо не проскальзывает по рельсу. То есть в точке А vп = -vвр, так как эти скорости направлены в разные стороны и равны по абсолютной величине. В самой верхней точке колеса В обе скорости vп и vвр направлены в одну сторону (слева направо). Поэтому скорость движения обода в точке В направлена слева направо и равна vп + vвр = 2vп. Куда направлена скорость в точках D и C видно на рисунке. Итак, любая точка на ободе совершает одновременно два движения – линейное со скоростью поезда и вращательное по касательной к ободу. Так что в самой нижней точке (где колесо соприкасается с рельсом) линейная скорость обода равна нулю, а в самой верхней точке линейная скорость обода в 2 раза больше скорости поезда.

Мы старались сделать для вас лучшую статью в интернете.
Поделитесь ею с друзьями, так вы поддержите развитие проекта.

Когда вы делитесь записью, вы помогаете ресурсу расти, что стимулирует нас продолжать развивать проект и радовать вас новым профессиональным контентом.
P.S. Если вы не хотите нас поддержать, нажмите на крестик в правом нижнем углу.

Точка обода колеса велосипеда совершает один оборот за две секунды.Радиус колеса 35 см.Чему равно центростремительное ускорение точки обода колеса?

Если вас не устраивает ответ или его нет, то попробуйте воспользоваться поиском на сайте и найти похожие ответы по предмету школьной программы: физика.
На сегодняшний день (14.01.2022) наш сайт содержит 250031 вопросов, по теме: физика. Возможно среди них вы найдете подходящий ответ на свой вопрос.

Нажимая на кнопку "Ответить на вопрос", я даю согласие на обработку персональных данных

Последние опубликованные вопросы

При использовании любых материалов
с данного сайта обязательно активная
гиперссылка на страницу-источник информации.

Все ответы на вопросы школьной программы по различным дисциплинам, а также разбор домашних заданий и многое другое получено из открытых источников или добавлены на сайт пользователями, все материалы доступны бесплатно и как есть.

Читайте также: