角加速度和线加速度——问题与解答

1. 一个半径为 30 cm 的轮子以5 rad/s²的恒定角速度旋转。求位于 (a) 距中心 10 cm 处 (b) 距中心 20 cm 处 (c) 轮子边缘上的点的线加速度的大小。

已知:

半径 (r) = 30 厘米 = 0.3 米

角加速度(α )= 5 rad/ s²

求:线加速度(a) r = 0.1 m (b) r = 0.2 m (c) r = 0.3 m

解决方案:

线加速度(a)与角加速度的关系:

a = r α

(a)线加速度,r = 0.1 米

a = (0.1 m)(5 rad/s² ) = 0.5 m/ s²

(b)线加速度,r = 0.2 米

a = (0.2 m)(5 rad/s² ) = 1 m/ s²

(c)线加速度,r = 0.3 米

a = (0.3 m)(5 rad/s² ) = 1.5 m/ s²

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2. 一个半径为 50 厘米的滑轮。如果滑轮边缘上一点的线加速度为 2 米/秒²,求滑轮的角加速度!

已知:

半径 (r) = 50 厘米 = 0,5 米

线加速度 (a) = 2 m/ s²

求:角加速度

解决方案:

α = a / r = 2 / 0.5 = 4 弧度/秒2

3. 搅拌机中的刀片半径为 20 厘米,初始静止。2 秒后,刀片以 10 rad/s 的角速度旋转。求 (a) 距中心 10 厘米处的点的线加速度大小;(b) 位于刀片边缘的点的线加速度大小。

已知:

半径 (r) = 20 厘米 = 0.2 米

初始角速度(ωo )= 0

最终角速度(ωt ) = 10弧度/秒

时间间隔 (t) = 2 秒

求:位于 (a) r = 0.1 m (b) r = 0.2 m 处的点的线加速度

解决方案:

ωt = ωo + αt​​

10 = 0 + α (2)

10 = 2 α

α = 10 / 2

 α = 5 rad/s

(a)线加速度 r = 0.1 米

a = r α = (0.1 m)(5 rad/s 2 ) = 0.5 m/s 2

(b)线加速度 r = 0.2 米

a = r α = (0.2 m)(5 rad/s 2 ) = 1 m/s 2

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4. 一个半径为 20 厘米的轮子在 2 秒内从 20 rad/s² 的加速度加速到静止。求 (a) 距轮心 10 厘米处的线加速度的大小;(b) 距轮心 10 厘米处的线加速度的大小。

已知:

半径 (r) = 20 厘米 = 0.2 米

初始角速度(ωo )= 20 rad/ s

最终角速度(ωt )= 0

时间间隔 (t) = 2 秒

求:线加速度 (a) r = 0.1 m (b) r = 0.2 m

解决方案:

ωt = ωo + αt​​

0 = 20 + α (2)

-20 = 2 α

α = -20 / 2

 α = -10 rad/s

负号表示角速度正在减小。

(a)线加速度 r = 0.1 米

a = r α = (0.1 m)(-10 rad/s 2 ) = -1 m/s 2

(b)线加速度 r = 0.2 米

a = r α = (0.2 m)(-10 rad/s 2 ) = -2 m/s 2

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