勻速圓週運動-問題與解答

1. 一個物體以10 rad/s的恆定角速度做圓週運動。求:(a) 10秒後的角速度;(b)10秒後的角位移。

已知:

角速度(ω) = 10 rad/s

招募:

(a)10 秒後的角速度(ω)。

(b)10 秒後的角度(θ)

解決方案:

(a)10秒後的角速度(ω)

物體做等速圓週運動,角速度恆定為 10 rad/s。

(b)角位移(θ)

恆定角速度 10 弧度/秒意味著物體每秒旋轉 10 弧度。 10 秒後,物體旋轉角度為 10 × 10 弧度 = 100 弧度。

[內部審查程序]

2. 一個質點以 10 m/s 的恆定速率做圓週運動。圓的半徑 = 1 公尺。求:(a) 5 秒後質點的速度;(b) 5 秒後質點的位移;(c)向心加速度。

已知:

圓的半徑 (r) = 1 米

粒子的速度 (v) = 10 公尺/秒

解決方案:

(a)粒子5秒後的速度

物體的運動是等速圓週運動,因此速度恆定為 10 公尺/秒。

(b)粒子在 5 秒後的位移

10 公尺/秒意味著每 1 秒,粒子的位移 = 10 公尺。 5 秒後,粒子的位移 = 5 × 10 公尺 = 50 公尺。

(c)向心加速度(a r )

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

3. 一條繩子一端繫著一個小球,小球以60 rpm的恆定速度繞半徑為2公尺的圓週運動。求:(a)2秒後小球的角速度大小;(b)1分鐘後小球的角位移。

已知:

圓的半徑 (r) = 2 米

角速度 (ω) = 60 rpm = 60 轉/分鐘

= 60 轉 / 60 秒 = 1 轉 / 秒 = 2π弧度 / 秒

= 2(3.14)弧度/秒 = 6.28弧度/秒

解決方案:

(a)2秒後的角速度(ω)

角速度恆定,因此 2 秒後,角速度 (ω) = 6.28 弧度/秒

(b)角位移(θ)

角速度為1轉/秒,表示球每1秒鐘旋轉1圈。 60秒後,球旋轉了60圈。

角速度為 6.28 弧度/秒,表示每秒鐘,小球旋轉的角度為 6.28 弧度。 60 秒後,小球旋轉了 376.8 弧度。

[內部審查程序]

4. 一輛自行車的車輪在 60 秒內旋轉了 120 圈。它的角速度是多少?

解決方案:

(a)每分鐘轉數(rpm)

120 轉 / 60 秒 = 120 轉 / 1 分鐘 = 120 轉 / 分 = 120 轉/分鐘

(b)度每秒(° /s)

1 轉 = 360 °,120 轉 = 43200 °

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

(c)弧度每秒(rad/s)

1 轉 = 6.28 弧度

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

[內部審查程序]

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