例子问题
例子问题1:周期和频率
大量的旅行是在一个圆圈里吗.如果它在向心力的作用下质量的周期是多少?
知道物体的向心力和圆的半径,我们可以计算出它的速度:
根据速度重新排列:
我们可以用这个来求质量的周期:
重新排列周期,我们得到:
例子问题1:周期和频率
一只落地式大座钟的内部锈迹斑斑,每天都要慢1500秒。时钟上分针的周期是多少?
一个普通的时钟分针每转一圈就记录60秒。我们需要确定每次旋转的新周期。
一个正常的时钟每天记录以下的秒数:
每天减少1500秒,我们现在有:
所讨论的指针每分钟完成一次旋转,所以我们将每天以分钟为单位深入这个新时间:
现在将我们的两个值分开,以获得每次旋转的秒数:
例子问题1:周期和频率
假设你有一个长度的字符串用一个质量球附在末端。你要在垂直的圆周上旋转这个球。能让弦一直处于张力状态的球的最小频率是多少?
首先,我们需要确定我们到底要解什么。弦在所有点都有张力意味着什么?这意味着在圆上的某一点,张力等于零;这样重力和向心力就会相等。
展开这些力表达式并简化:
向心加速度的表达式为:
我们知道(绳子的长度)和,但我们需要开发一个速度的表达式:
将其代回到向心加速度方程中,得到:
重新排列频率:
我们知道所有这些值,我们可以解出:
问题111:圆周运动和旋转运动
宇航员在太空中有一个质量球附在一根绳子末端的.球在水平圆周上旋转。如果绳子在力的作用下断裂,球可以旋转的最小周期是多少?
因为人在太空中,在这个问题中我们唯一需要担心的力是向心力,它是由弹簧的张力产生的。因此,我们被问到,周期给我们的向心力是.
我们需要一个速度的表达式:
把它代回原来的表达式:
重新排列我们得到:
我们知道所有这些值,我们可以解出:
问题1111:Ap物理1
时钟上秒针的一般频率是多少?
普通频率是每秒的周期数。因为秒针每60秒转一圈,所以正确答案是.你也可以把普通频率看成角速度除以.
例子问题1:周期和频率
圆柱体:有质量的实心圆柱和半径静止在斜坡顶端的角度是.然后球体被释放。当周期为时,球沿斜率向下移动了多远.忽略空气阻力和摩擦力。
我们可以从能量守恒出发来解决这个问题:
这个表述告诉我们,圆柱体最初是静止的,所以我们可以消去初始动能。如果我们假设圆柱体到达周期为0.2s时的高度为0,我们可以消去最终势能。因此,我们得到:
展开这些项,并确保我们有动能的线性和旋转分量,我们得到式(1):
在我们继续之前,我们知道我们要计算一些东西可以用来确定圆柱体的周期。我们知道周期是圆柱体完成一个完整旋转所需要的时间。从实际出发,我们可以用圆柱的周长和线速度来确定周期:
利用变量,我们得到如下公式:
重新排列最终速度,得到式(2):
现在我们知道周期取决于最终线速度。我们会回到这个方程。现在我们可以回到式(1),开始用表达式代替从左向右移动的未知变量。我们不知道的第一个变量是初始高度。但是,我们可以用圆柱移动的距离和斜率的角度:
根据初始高度重新排列,得到式(3):
继续,下一个未知项是最终速度。我们可以将已经推导出的式(2)代入:
继续,下一个未知项是转动惯量。用圆柱体的表达式得到式(4):
继续,最后一个未知项是终转速。我们可以用这个和线速度的关系:
代入式(2)得到式(5)
我们现在可以将公式2、3、4、5代入公式(1):
从方程两边消去质量并展开每一项:
结合右边的项:
按长度重新排列:
检查你的单位,确保你在继续前进之前只有秒!
我们知道每个变量的值,所以是时候开始了:
例子问题1:周期和频率
两辆汽车在一条完美的圆形赛道上并排比赛。内层车厢是从轨道的中心开始。外层车厢是从轨道中心开始。两辆汽车正以最快速度行驶.
内车跑完一圈需要多长时间?
内车圈的计算距离:
转换来:
使用距离公式:
例8:周期和频率
两辆汽车在一条完美的圆形赛道上并排比赛。内层车厢是从轨道的中心开始。外层车厢是从轨道中心开始。两辆汽车正以最快速度行驶
外面那辆车跑完一圈需要多长时间?
内车时间:
内车圈的计算距离:
转换来:
使用距离公式:
外车圈距计算:
转换来:
使用距离公式:
问题9:周期和频率
大轮子汽车:有大轮子的汽车半径的轮子正在旅行.将车轮视为质量密度均匀的圆盘,计算其中一个车轮的角频率。
这些都不是
例子问题10:周期和频率
大轮子汽车:有大轮子的汽车半径的轮子正在旅行.将车轮视为质量密度均匀的圆盘,计算其中一个车轮的角周期。
这些都不是
首先,求出角频率:
角周期是角频率的倒数: