Was ist die Geschwindigkeit eines Partikels für t = 0 bis t = 10, dessen Beschleunigung veca = 3t ^ 2 + 5t hatj- (8t ^ 3 + 400) hatk ist?

Was ist die Geschwindigkeit eines Partikels für t = 0 bis t = 10, dessen Beschleunigung veca = 3t ^ 2 + 5t hatj- (8t ^ 3 + 400) hatk ist?
Anonim

Antworten:

Durchschnittsgeschwindigkeit: # 6,01 xx 10 ^ 3 # #"Frau"#

Geschwindigkeit zur Zeit #t = 0 # # "s" #: #0# #"Frau"#

Geschwindigkeit bei #t = 10 # # "s" #: # 2.40 xx 10 ^ 4 # #"Frau"#

Erläuterung:

Ich nehme an, du meinst das Durchschnittsgeschwindigkeit von #t = 0 # zu #t = 10 # # "s" #.

Wir erhalten die Komponenten der Beschleunigung des Teilchens und werden gebeten, die Durchschnittsgeschwindigkeit über die erste zu ermitteln #10# Sekunden seiner Bewegung:

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

woher

  • #v_ "av" # ist die Größe der Durchschnittsgeschwindigkeit und

  • # Deltar # ist die Änderung der Position des Objekts (von #0# # "s" # zu #10# # "s" #).

Wir müssen daher die Position des Objekts zu diesen zwei Zeitpunkten finden.

Aus dieser Beschleunigungsgleichung müssen wir eine Positionsgleichung ableiten, indem wir sie integrieren zweimal:

Erste Integration:

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

Zweite Integration:

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

Es wird angenommen, dass sich die Ausgangsposition am Ursprung befindet. Stecken Sie also ein #10# zum # t # in der Positionsgleichung:

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

Wir können dann die Durchschnittsgeschwindigkeitsgleichung in Komponenten aufteilen:

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

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

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

Mit diesen Komponenten können wir die Größe des Durchschnittsgeschwindigkeitsvektors ermitteln:

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

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

# = Farbe (lila) (6,01 x x 10 ^ 3 #) #color (lila) ("m / s" #

(Hier ist die sofort Geschwindigkeitsabschnitt).

Die momentanen Geschwindigkeiten finden Sie bei #t = 0 # und #t = 10 # # "s" #Lassen Sie uns zuerst diese Zeiten in die zuvor integrierte Geschwindigkeitsgleichung einbauen:

  • #t = 0 # # "s" #

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

# = Farbe (rot) (0 # #color (rot) ("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 #

Die Größe dieser Geschwindigkeit ist also

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

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