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大学物理平抛{pinyin:pāo}运动求曲率半径 斜抛运动的曲率半径公式?

2025-03-14 15:53:25Business-Operations

斜抛运动的曲率半径公式?斜抛运动有斜向上抛、斜向下抛,以下为斜向上抛来说问题.对于斜向上抛运动,上升阶段的轨迹与下落阶段的轨迹是对称的,所以只对上升阶段来说求曲率半径的方法.  设抛出时的初速大小是V0

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斜抛运动的曲率半径公式?

斜抛运动有斜向上抛、斜向下抛,以下为斜向上抛来说问题.

对[繁体:對]于斜(pinyin:xié)向上抛运动,上升阶段的轨迹与下落阶段的轨迹是对称的,所以只对上升阶段来说求曲率半径的方法.

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  设抛出时的初速大小是V0,它与水平方向成θ角,对于给定的斜抛运动,V0和θ是确定的常量.

将初速V0正交分解在水平和竖直方向,水(shuǐ)平分速度是(pinyin:shì) V0x=V0#2Acosθ ,V0x是常量.

竖直分速度是 V0y=V0#2Asinθ ,V0y是{shì}常量.

以下推导过程中,只{pinyin:zhǐ}用V0x和V0y表示.

抛出时间为[繁:爲] t 时,水平分速度是 Vx=V0x

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竖直分速【练:sù】度是 Vy=V0y-g#2At  (上升阶段,Vy>0)

合速度大小直播吧是 V=根号(Vx^2+Vy^2)=根号(繁体:號)[ V0x^2+(V0y-g#2At)^2 ]

合速度【d澳门新葡京ù】与水平方向夹角设为Ф ,则 tanФ=Vy / Vx=(V0y-g#2At)/ V0x

合速度方向就是该处轨迹的切线方向,与切线垂直的就是法[fǎ]线,

显然,法线与水平方向夹角(pinyin:jiǎo)是 A=90度-Ф 

物体在空中只受重力作用,重力在{pinyin:zài}此时分解在切澳门威尼斯人向和法向,那么沿法向的分量就是法向合力(“向心力”),得 F法=F向=mg#2Asin(90度-Ф)

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由“向心力”公【拼音:gōng】式得 F法=F向=m#2AV^2 / R 

上式中的 R 就是所要求的物体所在(pinyin:zài)处的曲率半径#21

  mg#2Asin(90度[练:dù]-Ф)=m#2AV^2 / R

  mg#2Asin(90度-Ф)=m#2A[ V0x^2+(V0y-g#2At)^2 ] / R

所求的(pi澳门新葡京nyin:de)曲率半径是 R=[ V0x^2+(V0y-g#2At)^2 ] / [ g#2Asin(90度-Ф)]

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因 1/cosФ=根(pinyin:gēn)号[1+#28tanФ#29^2]=根号{ 1+[(V0y-g#2At)/ V0x]^2 }

  所以[练:yǐ] R=[ V0x^2+(V0y-g#2At)^2 ] #2A根号《繁:號》{ 1+[(V0y-g#2At)/ V0x]^2 } / g

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