Теория: движение по окружности

⏱ 30 мин · 🧩 заданий: 7

Угловые величины

Положение точки на окружности радиуса R задаётся углом \varphi (в радианах). Тогда:

Величина Определение Связь с линейными
Угловая скорость \omega = \dot\varphi v = \omega R
Угловое ускорение \beta = \dot\omega (часто \varepsilon) a_\tau = \beta R
Период и частота T = 2\pi/\omega, n = 1/T \omega = 2\pi n
Длина дуги s = \varphi R

Угловая скорость — вектор, направленный вдоль оси вращения по правилу правого винта; \vec v = \vec\omega\times\vec r.

Тангенциальное и нормальное ускорения

Ускорение при криволинейном движении раскладывают на две составляющие:

a_\tau = \frac{dv}{dt} \ \text{(меняет модуль скорости)}, \qquad a_n = \frac{v^2}{R} = \omega^2R \ \text{(меняет направление, к центру)}.
a = \sqrt{a_\tau^2 + a_n^2}.

Для произвольной кривой R — радиус кривизны траектории в данной точке.

Равномерное движение по окружности

v = \text{const} ⇒ a_\tau = 0, полное ускорение — чисто центростремительное, a = v^2/R = \omega^2R, направлено к центру.

Геометрия: вписанный и центральный углы

Из школьной планиметрии: вписанный угол равен половине центрального угла, опирающегося на ту же дугу.

COArφ2φ
Угол при центре C вдвое больше угла при точке O окружности

Если точка O лежит на окружности, а A движется по ней, то угол \varphi между хордой OA и диаметром через O и угол \theta, на который повернулся радиус CA, связаны соотношением \theta = 2\varphi. Продифференцировав по времени: угловая скорость радиуса вдвое больше угловой скорости хорды.

Итог

  • v = \omega R, a_\tau = \dot v, a_n = v^2/R = \omega^2R.
  • Равномерное движение по окружности — ускорение к центру.
  • Вписанный угол = ½ центрального ⇒ угловые скорости тоже отличаются вдвое.

Практика решено 0 из 7

Вы не вошли — ответы проверяются, но прогресс не сохранится. Войти или зарегистрироваться.
Задание 1 Ввод формулы

Точка движется по окружности радиуса R с угловой скоростью \omega. Модуль её скорости?

Как вводить формулы Степень — ^ (x^2, e^(3x)), умножение можно не писать (2x, x sin(x)), дробь — / (1/(x+1)), корень — sqrt(x), модуль — |x| или abs(x). Функции: sin cos tg ctg arcsin arccos arctg arcctg sh ch ln lg exp, константы pi и e. Аргументы функций лучше брать в скобки: sin(2x). Для неопределённого интеграла допишите + C. Индексы пишутся слитно: m1, v0; греческие буквы — словом или символом: alpha или α. Десятичная дробь — через точку или запятую, большие числа — через 10^: 6,67*10^(-11).

Обозначения в ответе: omega, R.

Задание 2 Ввод формулы

…нормальное (центростремительное) ускорение, выраженное через \omega и R?

Как вводить формулы Степень — ^ (x^2, e^(3x)), умножение можно не писать (2x, x sin(x)), дробь — / (1/(x+1)), корень — sqrt(x), модуль — |x| или abs(x). Функции: sin cos tg ctg arcsin arccos arctg arcctg sh ch ln lg exp, константы pi и e. Аргументы функций лучше брать в скобки: sin(2x). Для неопределённого интеграла допишите + C. Индексы пишутся слитно: m1, v0; греческие буквы — словом или символом: alpha или α. Десятичная дробь — через точку или запятую, большие числа — через 10^: 6,67*10^(-11).

Обозначения в ответе: omega, R.

Задание 3 Ввод формулы

Точка движется по окружности радиуса R, скорость растёт по закону v = \beta t. Модуль полного ускорения в момент t?

Как вводить формулы Степень — ^ (x^2, e^(3x)), умножение можно не писать (2x, x sin(x)), дробь — / (1/(x+1)), корень — sqrt(x), модуль — |x| или abs(x). Функции: sin cos tg ctg arcsin arccos arctg arcctg sh ch ln lg exp, константы pi и e. Аргументы функций лучше брать в скобки: sin(2x). Для неопределённого интеграла допишите + C. Индексы пишутся слитно: m1, v0; греческие буквы — словом или символом: alpha или α. Десятичная дробь — через точку или запятую, большие числа — через 10^: 6,67*10^(-11).

Обозначения в ответе: beta, t, R.

Задание 4 Ввод формулы

Колесо радиуса 0{,}5 м делает 2 оборота в секунду. Скорость точки обода (м/с)?

Как вводить формулы Степень — ^ (x^2, e^(3x)), умножение можно не писать (2x, x sin(x)), дробь — / (1/(x+1)), корень — sqrt(x), модуль — |x| или abs(x). Функции: sin cos tg ctg arcsin arccos arctg arcctg sh ch ln lg exp, константы pi и e. Аргументы функций лучше брать в скобки: sin(2x). Для неопределённого интеграла допишите + C. Индексы пишутся слитно: m1, v0; греческие буквы — словом или символом: alpha или α. Десятичная дробь — через точку или запятую, большие числа — через 10^: 6,67*10^(-11).

Ответ — число, без единиц измерения (принимается с точностью до округления).

Задание 5 Один вариант ответа

Точка равномерно движется по окружности. Какое утверждение верно?

Задание 6 Ввод формулы

Хорда AB видна из центра окружности под углом 100^\circ. Под каким углом (в градусах) она видна из точки O на окружности (по другую сторону от хорды)?

Как вводить формулы Степень — ^ (x^2, e^(3x)), умножение можно не писать (2x, x sin(x)), дробь — / (1/(x+1)), корень — sqrt(x), модуль — |x| или abs(x). Функции: sin cos tg ctg arcsin arccos arctg arcctg sh ch ln lg exp, константы pi и e. Аргументы функций лучше брать в скобки: sin(2x). Для неопределённого интеграла допишите + C. Индексы пишутся слитно: m1, v0; греческие буквы — словом или символом: alpha или α. Десятичная дробь — через точку или запятую, большие числа — через 10^: 6,67*10^(-11).

Ответ — число, без единиц измерения (принимается с точностью до округления).

Задание 7 Ввод формулы

Вектор, проведённый из точки O окружности к движущейся точке A, поворачивается с угловой скоростью \omega. С какой угловой скоростью поворачивается радиус, проведённый из центра к A?

Как вводить формулы Степень — ^ (x^2, e^(3x)), умножение можно не писать (2x, x sin(x)), дробь — / (1/(x+1)), корень — sqrt(x), модуль — |x| или abs(x). Функции: sin cos tg ctg arcsin arccos arctg arcctg sh ch ln lg exp, константы pi и e. Аргументы функций лучше брать в скобки: sin(2x). Для неопределённого интеграла допишите + C. Индексы пишутся слитно: m1, v0; греческие буквы — словом или символом: alpha или α. Десятичная дробь — через точку или запятую, большие числа — через 10^: 6,67*10^(-11).

Обозначения в ответе: omega.

Войдите, чтобы отмечать пройденные уроки.