匀速圆周运动——问题与解答

1. 一个物体以10 rad/s的恒定角速度做圆周运动。求:(a) 10秒后的角速度;(b)10秒后的角位移。

已知:

角速度(ω) = 10 rad/s

招聘:

(a)10 秒后的角速度(ω)。

(b)10 秒后的角度(θ)

解决方案:

(a)10秒后的角速度(ω)

物体做匀速圆周运动,角速度恒定为 10 rad/s。

(b)角位移(θ)

恒定角速度 10 弧度/秒意味着物体每秒旋转 10 弧度。10 秒后,物体旋转角度为 10 × 10 弧度 = 100 弧度。

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2. 一个质点以 10 m/s 的恒定速度做圆周运动。圆的半径 = 1 米。求:(a) 5 秒后质点的速度;(b) 5 秒后质点的位移;(c)向心加速度。

已知:

圆的半径 (r) = 1 米

粒子的速度 (v) = 10 米/秒

解决方案:

(a)粒子5秒后的速度

物体的运动是匀速圆周运动,因此速度恒定为 10 米/秒。

(b)粒子在 5 秒后的位移

10 米/秒意味着每 1 秒,粒子的位移 = 10 米。5 秒后,粒子的位移 = 5 × 10 米 = 50 米。

(c)向心加速度(a r )

a r = v 2 / r = 10 2 / 1 = 100 / 1 = 100 m/s 2

3. 一根绳子一端系着一个小球,小球以60 rpm的恒定速度绕半径为2米的圆周运动。求:(a)2秒后小球的角速度大小;(b)1分钟后小球的角位移。

已知:

圆的半径 (r) = 2 米

角速度 (ω) = 60 rpm = 60 转/分钟

= 60 转 / 60 秒 = 1 转 / 秒 = 2π弧度 / 秒

= 2(3.14)弧度/秒 = 6.28弧度/秒

解决方案:

(a)2秒后的角速度(ω)

角速度恒定,因此 2 秒后,角速度 (ω) = 6.28 弧度/秒

(b)角位移(θ)

角速度为1转/秒,意味着球每1秒钟旋转1圈。60秒后,球旋转了60圈。

角速度为 6.28 弧度/秒,意味着每秒钟,小球旋转的角度为 6.28 弧度。60 秒后,小球旋转了 376.8 弧度。

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4. 一辆自行车的车轮在 60 秒内旋转了 120 圈。它的角速度是多少?

解决方案:

(a)每分钟转数(rpm)

120 转 / 60 秒 = 120 转 / 1 分钟 = 120 转 / 分钟 = 120 转/分钟

(b)度每秒(° /s)

1 转 = 360 °,120 转 = 43200 °

120 转 / 60 秒 = (120)(360 ° ) / 60 秒 = 43200 ° / 60 秒 = 720 ° /秒

(c)弧度每秒(rad/s)

1 转 = 6.28 弧度

120 转 / 60 秒 = (120)(6.28) 弧度 / 60 秒 = 753.6 弧度 / 60 秒 = 12.56 弧度/秒。

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