题目
一质点在 Oxy 平面内运动,其运动方程为 x(t)=Rcosomega t 和 y(t)=Rsinomega t,式中 R 和 omega 均为正值常量。求:(1) 质点的轨迹方程;(2) 质点在任意时刻的位矢、速度和加速度。
一质点在 $Oxy$ 平面内运动,其运动方程为 $x(t)=R\cos\omega t$ 和 $y(t)=R\sin\omega t$,式中 $R$ 和 $\omega$ 均为正值常量。求:
(1) 质点的轨迹方程;
(2) 质点在任意时刻的位矢、速度和加速度。
题目解答
答案
1. 根据 $ x(t) = R \cos(\omega t) $ 和 $ y(t) = R \sin(\omega t) $,可得轨迹方程为:
\[
x^2 + y^2 = R^2
\]
2. 位矢、速度和加速度分别为:
\[
\mathbf{r}(t) = R \cos(\omega t) \hat{i} + R \sin(\omega t) \hat{j}
\]
\[
\mathbf{v}(t) = -R \omega \sin(\omega t) \hat{i} + R \omega \cos(\omega t) \hat{j}
\]
\[
\mathbf{a}(t) = -R \omega^2 \cos(\omega t) \hat{i} - R \omega^2 \sin(\omega t) \hat{j} = -\omega^2 \mathbf{r}(t)
\]
质点做半径为 $ R $ 的圆周运动,加速度为向心加速度,大小为 $ a = R \omega^2 $。