例子问题
问题11:线性运动
物体以75米/秒的速度从地面以水平上方45⁰的角度射击。物体在开始下降之前会达到多高?
70米
280米
140米
420米
140米
速度必须分解成x(水平)和y(垂直)分量。我们可以用y分量来求物体的高度。求垂直速度vy,使用.
接下来我们来看看它到达轨道顶端需要多长时间.
T = 5.3s
最后,求出物体的高度.
问题1:计算二维运动
物体以125米/秒的速度以30度角从地面射出o高于水平。物体落在多远的地方?
1350米
62.5米
675米
250米
1350米
首先,求速度的水平分量(x)和垂直分量(y)
接下来,通过计算物体到达路径顶端所需的时间,找出物体在空中停留的时间,并将这个数字加倍。
T = 6.25s
因此,在空中的总时间是12.5秒(是这个值的两倍)。
最后,用水平速度乘以时间求出行进距离。
问题3:二维运动
一个2公斤重的箱子以60度角放在无摩擦坡道的顶部o.坡道的顶部离地面30米。箱子在坡道顶端静止不动,然后被释放。
盒子在落地之前的速度是多少?
我们可以从计算箱子到达地面需要多少时间开始。因为垂直距离是30米我们知道斜面的角度。
现在我们有了移动的距离,我们可以用这个方程,来确定箱子上的重力加速度.
我们可以把这些值代入下面的距离方程,求解时间。
现在我们知道了盒子上的加速度和运动时间,我们可以用这个方程求出速度。
问题1:二维运动
一个球被推离高工作台的水平速度为.球水平移动到地面前要走多远?
这是一个两步问题。第一步是计算球到达地面所需的时间。为了求出这个时间,我们使用下面的运动学方程来处理垂直运动。
选择地面为零高度,我们有和.
同样,知道初始垂直速度是零,我们知道.
运动学方程用这些值进行简化。
重新排列方程,把时间分离出来。
我们知道为重力加速度:.代入值求解时间。
现在我们有了球在落地前的运动时间。使用这个值来找到在它用运动学方程到达地面之前的水平距离.
我们知道这.利用这些值和时间,我们可以求出水平移动的距离。
问题1:二维运动
一辆汽车向北行驶为,然后向东开到为.旅行的平均速度的大小和方向是多少?
首先,确定汽车在每个方向上行驶的距离:
现在我们有了方向位移,我们可以用勾股定理求出总位移。
用总位移除以总时间求平均速度。
速度是一个矢量,意味着它既有大小又有方向。现在我们知道了大小,我们可以用三角学来求方向。
使用北方和东方方向的位移来找到角度。
我们的最终答案是:
问题1:二维运动
球以角度发射在水平线之上,初始速度为.垂直速度是多少?
任何抛射物在飞行高峰时的垂直速度都为零。为了解决这个问题,我们需要找出球到达这个高度所需的时间。最简单的方法是用三角法求出初始垂直速度,然后用适当的运动学方程来确定时间。
我们知道最终垂直速度是零。我们可以用给定的角度和总速度求出初始垂直速度。
在运动学公式中使用这个,我们就能解出时间。
记住这是只有垂直速度。峰值处的总速度不为零,因为球仍然有水平速度。
问题2:二维运动
一个2公斤重的箱子在无摩擦斜坡的顶部,角度为.坡道的顶部离地面30米。箱子在坡道顶端静止不动,然后被释放。
当箱子被释放时,箱子到达地面需要多长时间?
我们可以从确定箱子在斜坡上撞到地面前能走多远开始这个问题。因为垂直距离是30米,我们知道斜面的角度,我们可以用这个方程确定斜边的长度.
现在我们有了移动的距离,我们就可以确定由于重力作用在盒子上的加速度。因为盒子在一个倾斜的表面上,所以盒子不会经历重力的全部加速度,而是以一个值加速.因为这个角是60度o,盒子上的加速度为
最后,我们可以把这些值代入下面的距离方程,求解时间。
问题2:二维运动
一架飞机正从波特兰飞往西雅图,西雅图位于波特兰正北100英里处。持续的东南风以每小时30英里的速度吹来。如果飞机需要在一小时内飞到西雅图,飞行员应该以什么速度(相对于风)和角度飞行?
没有其他答案
首先,我们需要找出飞机相对于地面的飞行速度。飞机需要在1小时内飞行100英里,所以正北方向的速度是100英里每小时。
现在我们需要计算它相对于风的速度和角度。我们知道风向量和面向量之和等于正北方向100英里每小时。因此,所有东/西运动必须抵消,所有北/南运动必须增加到100英里/小时。
我们可以把风速分成几个分量:
我们也可以表示出飞机速度的分量:
如果三角函数看起来是相反的,这是因为所讨论的角度是在y坐标和指向北偏西的矢量之间。
我们还可以表示相对于地面的速度分量:
由于水平速度等于0,我们可以设置风和面矢量的x分量相等:
风和面矢量的y分量之和必须等于100:
风矢量被减去,因为它与平面矢量方向相反。
现在我们只需要分离出一个变量把一个方程代入另一个方程。我们将在第一个方程中分离出总平面速度:
代入第二个方程,得到:
求解,我们得到(北西)
我们可以代入第一个方程得到:
问题1:二维运动
一个棒球运动的速度是的角度水平以上。两秒后球的速度是多少?
为了解决这个问题,我们首先需要把速度分成矢量分量。
初始垂直速度:
初始水平速度:
由于我们忽略了空气阻力,水平速度不随时间变化。我们只需要计算两秒后新的垂直速度,使用运动学:
负号只是表示垂直速度改变了方向,现在是向下的。
我们可以用下面的公式来确定总速度,它将是水平和垂直速度矢量的总和:
问题10:二维运动
假设一个高尔夫球被击中时,其运动速度为在一个角度上到水平方向。忽略空气阻力,高尔夫球在再次触地之前会在空中停留多久?
我们知道,高尔夫球以一定的速度开始抛物线运动,与地面成一定角度。为了求出高尔夫球在空中停留的时间,我们需要考虑球轨迹的x和y分量。
首先,我们需要一个表达式来考虑球在x方向上的速度。
我们还需要速度的y分量的表达式。
我们需要一个表达式可以把垂直距离和在空中的时间联系起来。由于在这种情况下发生的唯一加速度是由于重力,因此结果是加速度是恒定的。因此,我们可以利用一些运动学方程:
同样重要的是要注意,一旦球落回地面,只有它的水平位移会改变,而它的垂直位移保持不变。
我们还必须记住,在这种情况下,加速度的来源是重力,它指向下方。如果我们定义向上是y的正方向,那么向下一定是y的负方向。因此,我们可以这样写:
代入速度的竖直分量,求出时间。