Zadanie 2.4.1.2

 Zadanie 2.4.1.2

Przyspieszenie w ruchu po okręgu
Obiekt zaczyna obracać się wokół stałej osi. W pewnej chwili czasu, całkowite przyspieszenie obiektu tworzy z jego prędkością liniową kąt \(45^{\circ}\). Ile wynosi przyspieszenie kątowe \(\varepsilon\) tego obiektu, jeśli prędkość kątowa wynosi \(\displaystyle{\omega=0,4\,\mathrm{\frac{rad}{s}}}\)?

 Wskazówka teoretyczna

 Teoria - ruch po okręgu
Przyspieszenie w ruchu po okręgu:

\(\vec{a}=\vec{a}_s+\vec{a}_d\)
\(a_s=\varepsilon R\)
\(\displaystyle{\varepsilon=\frac{\mathrm{d}\omega}{\mathrm{d}t}=\frac{\mathrm{d}^2\varphi}{\mathrm{d}t^2}}\)
\(\displaystyle{a_d=\omega ^2 R=\frac{v^2}{R}}\)
\(\displaystyle{\operatorname{tg}{\alpha}={\frac{a_d}{a_s}}}\)
Przyspieszenie w ruchu po okręgu

Informacja

Postaraj się samodzielnie rozwiązać zadanie. Możesz sprawdzić swój tok rozumowania, klikając w przyciski odsłaniające kolejne etapy proponowanego rozwiązania lub sprawdź od razu odpowiedź.

Dane i szukane

Dane:
- kąt, jaki tworzy, pewnej chwili czasu, całkowite przyspieszenie obiektu z jego prędkością liniową: \(45^{\circ}\),
- prędkość kątowa obiektu \(\displaystyle{\omega=0,4\,\mathrm{\frac{rad}{s}}}\).

Szukane:
- przyspieszenie kątowe obiektu \(\varepsilon\).

Rozwiązanie

Kąt, jaki tworzy całkowite przyspieszenie obracającego się obiektu z kierunkiem prędkości, spełnia zależność:

\(\displaystyle{\operatorname{tg}{\alpha}= \frac{a_{\mathrm{d}}} {a_{\mathrm{s}}} }\)
Przyspieszenie w ruchu po okręgu


Dla kąta \(45^{\circ}\) zachodzi zależność: \(\displaystyle{1=\frac{a_{\mathrm{d}}} {a_{\mathrm{s}}} }\), a stąd wynika, że w danej chwili czasu \(a_{\mathrm{d}}=a_{\mathrm{s}}\).
\(a_d=a_s\)
\(\displaystyle{\omega^2 R=\varepsilon R}\)
\(\displaystyle{\omega^2 =\varepsilon }\)
\(\displaystyle{\varepsilon=0,4^2=0,16}\)

\(\displaystyle{\varepsilon=0,16\,\mathrm{\frac{rad}{s^2}}}\)

Odpowiedź

Przyspieszenie kątowe obiektu wynosi \(\displaystyle{\varepsilon=0,16\,\mathrm{\frac{rad}{s^2}}}\).