Для начала найдем скорость движения точки по осям x и y.
Скорость по оси x будет равна производной координаты x по времени: Vx = dx/dt = d−6+0.1t3-6 + 0.1t^3−6+0.1t3/dt = 0.3t^2
Скорость по оси y будет равна производной координаты y по времени: Vy = dy/dt = d0.2t3−t20.2t^3 - t^20.2t3−t2/dt = 0.6t^2 - 2t
Теперь найдем ускорения точки в момент времени t1 = 3с.
Ускорение по оси x будет равно производной скорости по времени: Ax = dVx/dt = d0.3t20.3t^20.3t2/dt = 0.6t
Ускорение по оси y будет равно производной скорости по времени: Ay = dVy/dt = d0.6t2−2t0.6t^2 - 2t0.6t2−2t/dt = 1.2t - 2
Теперь найдем полное ускорение точки в момент времени t1 = 3с: A = sqrtAx2+Ay2Ax^2 + Ay^2Ax2+Ay2 = sqrt(0.6<em>3)2+(1.2</em>3−2)2(0.6<em>3)^2 + (1.2</em>3 - 2)^2(0.6<em>3)2+(1.2</em>3−2)2 = sqrt1.82+1.621.8^2 + 1.6^21.82+1.62 = sqrt3.24+2.563.24 + 2.563.24+2.56 = sqrt5.85.85.8 ≈ 2.41 м/c^2
Тангенциальное ускорение точки будет равно произведению ускорения по оси x на проекцию вектора скорости на касательную к траектории: At = Ax = 0.6 * 3 = 1.8 м/c^2
Нормальное ускорение точки будет равно произведению квадрата скорости на радиус кривизны траектории: An = V^2/R
Найдем радиус кривизны траектории в момент времени t1 = 3с: R = |V|^3 / sqrt(dx/dt)2+(dy/dt)2(dx/dt)^2 + (dy/dt)^2(dx/dt)2+(dy/dt)2^3/2 R = sqrt(0.3<em>32)2+(0.6</em>32−2∗3)2(0.3<em>3^2)^2 + (0.6</em>3^2 - 2*3)^2(0.3<em>32)2+(0.6</em>32−2∗3)2^3/2 R = sqrt2.72+1.822.7^2 + 1.8^22.72+1.82^3/2 R = sqrt7.29+3.247.29 + 3.247.29+3.24^3/2 R = sqrt10.5310.5310.53^3/2 R ≈ 3.24 м
Теперь можем найти нормальное ускорение: An = V^2 / R An = sqrt(0.3<em>32)2+(0.6</em>32−2∗3)2(0.3<em>3^2)^2 + (0.6</em>3^2 - 2*3)^2(0.3<em>32)2+(0.6</em>32−2∗3)2 / 3.24 An = sqrt2.72+1.822.7^2 + 1.8^22.72+1.82 / 3.24 An = sqrt7.29+3.247.29 + 3.247.29+3.24 / 3.24 An = sqrt10.5310.5310.53 / 3.24 An ≈ 1.6 м/c^2
Итак, в момент времени t1 = 3с полное ускорение точки равно примерно 2.41 м/c^2, тангенциальное ускорение 1.8 м/c^2, нормальное ускорение 1.6 м/c^2, а радиус кривизны траектории около 3.24 м.
Для начала найдем скорость движения точки по осям x и y.
Скорость по оси x будет равна производной координаты x по времени:
Vx = dx/dt = d−6+0.1t3-6 + 0.1t^3−6+0.1t3/dt = 0.3t^2
Скорость по оси y будет равна производной координаты y по времени:
Vy = dy/dt = d0.2t3−t20.2t^3 - t^20.2t3−t2/dt = 0.6t^2 - 2t
Теперь найдем ускорения точки в момент времени t1 = 3с.
Ускорение по оси x будет равно производной скорости по времени:
Ax = dVx/dt = d0.3t20.3t^20.3t2/dt = 0.6t
Ускорение по оси y будет равно производной скорости по времени:
Ay = dVy/dt = d0.6t2−2t0.6t^2 - 2t0.6t2−2t/dt = 1.2t - 2
Теперь найдем полное ускорение точки в момент времени t1 = 3с:
A = sqrtAx2+Ay2Ax^2 + Ay^2Ax2+Ay2 = sqrt(0.6<em>3)2+(1.2</em>3−2)2(0.6<em>3)^2 + (1.2</em>3 - 2)^2(0.6<em>3)2+(1.2</em>3−2)2 = sqrt1.82+1.621.8^2 + 1.6^21.82+1.62 = sqrt3.24+2.563.24 + 2.563.24+2.56 = sqrt5.85.85.8 ≈ 2.41 м/c^2
Тангенциальное ускорение точки будет равно произведению ускорения по оси x на проекцию вектора скорости на касательную к траектории:
At = Ax = 0.6 * 3 = 1.8 м/c^2
Нормальное ускорение точки будет равно произведению квадрата скорости на радиус кривизны траектории:
An = V^2/R
Найдем радиус кривизны траектории в момент времени t1 = 3с:
R = |V|^3 / sqrt(dx/dt)2+(dy/dt)2(dx/dt)^2 + (dy/dt)^2(dx/dt)2+(dy/dt)2^3/2
R = sqrt(0.3<em>32)2+(0.6</em>32−2∗3)2(0.3<em>3^2)^2 + (0.6</em>3^2 - 2*3)^2(0.3<em>32)2+(0.6</em>32−2∗3)2^3/2
R = sqrt2.72+1.822.7^2 + 1.8^22.72+1.82^3/2
R = sqrt7.29+3.247.29 + 3.247.29+3.24^3/2
R = sqrt10.5310.5310.53^3/2
R ≈ 3.24 м
Теперь можем найти нормальное ускорение:
An = V^2 / R
An = sqrt(0.3<em>32)2+(0.6</em>32−2∗3)2(0.3<em>3^2)^2 + (0.6</em>3^2 - 2*3)^2(0.3<em>32)2+(0.6</em>32−2∗3)2 / 3.24
An = sqrt2.72+1.822.7^2 + 1.8^22.72+1.82 / 3.24
An = sqrt7.29+3.247.29 + 3.247.29+3.24 / 3.24
An = sqrt10.5310.5310.53 / 3.24
An ≈ 1.6 м/c^2
Итак, в момент времени t1 = 3с полное ускорение точки равно примерно 2.41 м/c^2, тангенциальное ускорение 1.8 м/c^2, нормальное ускорение 1.6 м/c^2, а радиус кривизны траектории около 3.24 м.