题目
一质点的运动方程为 boldsymbol(r) = 2dot(boldsymbol{i)} + (4t^2 - 8)boldsymbol(j) (SI). 求:(1) 质点的轨迹方程,并画出轨迹曲线;(2) 质点在 t=1 (s) 到 t=2 (s) 时间内的位移;(3) 质点的速度表达式以及在 t=1 (s) 时速度的大小和方向;(4) 质点的加速度表达式以及在 t=1 (s) 时加速度的大小和方向.
一质点的运动方程为 $\boldsymbol{r} = 2\dot{\boldsymbol{i}} + (4t^2 - 8)\boldsymbol{j}$ (SI). 求:
(1) 质点的轨迹方程,并画出轨迹曲线;
(2) 质点在 $t=1\ \text{s}$ 到 $t=2\ \text{s}$ 时间内的位移;
(3) 质点的速度表达式以及在 $t=1\ \text{s}$ 时速度的大小和方向;
(4) 质点的加速度表达式以及在 $t=1\ \text{s}$ 时加速度的大小和方向.
题目解答
答案
1. 质点的轨迹方程为 $ x = 2 $($ y \geq -8 $),是一条平行于 $ y $ 轴的直线,位于 $ x = 2 $ 处。
2. $ t = 1 $ s 到 $ t = 2 $ s 的位移为:
\[
\Delta \mathbf{r} = 12\mathbf{j} \, \text{m}, \quad |\Delta \mathbf{r}| = 12 \, \text{m}, \, \text{方向沿 } y \text{ 轴正方向。}
\]
3. 速度表达式为:
\[
\mathbf{v} = 8t\mathbf{j} \, \text{m/s}
\]
在 $ t = 1 $ s 时:
\[
v = 8 \, \text{m/s}, \, \text{方向沿 } y \text{ 轴正方向。}
\]
4. 加速度表达式为:
\[
\mathbf{a} = 8\mathbf{j} \, \text{m/s}^2
\]
在 $ t = 1 $ s 时:
\[
a = 8 \, \text{m/s}^2, \, \text{方向沿 } y \text{ 轴正方向。}
\]