有大神可以解釋一下(3)嗎?
回答 (1)
位置
r(t) = r0 cos(θ(t)) i + r0 sin(θ(t)) j
速度是單位時間的位置變化
v(t) = -r0 sin(θ(t)) dθ(t)/dt i + r0 cos(θ(t)) dθ(t)/dt j
速度等於 速率 和 方向 的結合.
而時間 t 時的方向正是單位切向量
-sin(θ(t)) i + cos(θ(t)) j = T(t)
速率則是
r0 dθ(t)/dt = r0 ω(t) (ω(t) = dθ(t)/dt)
所以(瞬間)速度是 v(t) = dr(t)/dt = r0 ω(t) T(t).
速度的單位時間變化就是加速度.
瞬間速度是 v(t), 瞬間加速度就是
a(t) = dv(t)/dt
= r0 dω(t)/dt T(t) + r0 ω(t) dT(t)/dt
= r0 (d^2 θ(t)/dt^2) T(t)
+ r0 ω(t) d(-sin(θ(t)) i + cos(θ(t)) j)/dt
= r0 d^2 θ(t)/dt^2 T(t)
+ r0 ω(t) (-cos(θ(t)) i - sin(θ(t)) j) dθ(t)/dt
= r0 d^2 θ(t)/dt^2 T(t)
+ r0 (ω(t))^2 (-cos(θ(t)) i - sin(θ(t)) j)
= r0 (d^2 θ(t)/dt^2) T(t) + r0 (dθ(t)/dt)^2 N(t)
T(t) 是單位切向量, N(t) 是單位法向量.
本例是平面圓周運動, 如是一般空間曲線運動,
加速度也是分成兩個分量, 一個單位切向量代表
當時瞬間速度的方向, 也就是運動的方向; 另一
個單位法向量是速度改變的方向, 若運動方向不
在一個平面, N(t) 將同時垂直 r(t) 與 T(t). 本例因
為是平面圓周運動, N(t) 是向心力的方向, 運動方
向 T(t) 因向心力作用而改變.
可參考大一微積分向量函數微分章節.
收錄日期: 2021-05-04 02:31:46
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20210105063737AAtujCo
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