Một đoàn tàu hỏa chuyển động biến đổi đều trên một đường cong đều có độ dài s = 585m, có bán kính cong R = 900m, với vận tốc đầu v0 = 54km/h. Tàu đi hết quãng đường này trong 30s. Tìm:
a) vận tốc dài
b) vận tốc góc
c) gia tốc tiếp tuyến
d) gia tốc pháp tuyến
e) gia tốc toàn phần
của đoàn tàu ở vị trí cuối quãng đường cong đó.
Đáp án:
$\begin{array}{l}
a.v = 24m/s\\
b.\omega = 0,0267rad/s\\
c.{a_t} = 0,3m/{s^2}\\
d.{a_n} = 0,64m/{s^2}\\
e.a = 0,707m/{s^2}
\end{array}$
Giải thích các bước giải:
54km/h = 15m/s
a. Vận tốc dài là:
$\begin{array}{l}
s = {v_o}t + \dfrac{1}{2}{a_t}{t^2}\\
\Leftrightarrow 585 = 15.30 + \dfrac{1}{2}.{a_t}{.30^2}\\
\Leftrightarrow {a_t} = 0,3m/{s^2}\\
\Rightarrow v = {v_o} + {a_t}t = 15 + 0,3.30 = 24m/s
\end{array}$
b. Vận tốc góc là:
$\omega = \dfrac{v}{R} = \dfrac{{24}}{{900}} = 0,0267rad/s$
c. Gia tốc tiếp tuyến là:
${a_t} = 0,3m/{s^2}$
d. Gia tốc pháp tuyến là:
${a_n} = \dfrac{{{v^2}}}{R} = \dfrac{{{{24}^2}}}{{900}} = 0,64m/{s^2}$
e. Gia tốc toàn phần là:
$a = \sqrt {{a_t}^2 + {a_n}^2} = \sqrt {0,{{64}^2} + 0,{3^2}} = 0,707m/{s^2}$