一质点沿直线运动,其速度随时间变化的关系图象即v-t图象,恰好是与两坐标轴相切的四分之一圆弧,切点的坐标分别为(0,10 )和(20,0).如图所示,则该质点在这20s内位移为_m,该质
问题描述:
一质点沿直线运动,其速度随时间变化的关系图象即v-t图象,恰好是与两坐标轴相切的四分之一圆弧,切点的坐标分别为(0,10 )和(20,0).如图所示,则该质点在这20s内位移为______m,该质点在第10s末时的加速度大小为______m/s2.
答
由图线“面积”表示位移得:S=10×20−
π×10×20m=43m1 4
该质点在第10s末时的加速度大小为a.
如图所示,过10s对应的圆弧上的B点作切线EF,设圆弧的半径为R,由图形方面考虑,易得
sinθ=
=BC O′B
=
R 2 R
,解得θ=30°由图中几何关系可知,△EOF~△O′CB,故1 2
tanθ=
=BC O′C
OF OE
因速度图象的斜率表示加速度的大小,则
a=tan∠OEF=
=OF OE
BC O′C
由加速度的概念知:BC应表示的是速度,O′C表示的是时间.
在△O′BC中,BC=O′Bsinθ,因BC表示的是速度,故O′B=O′D=AO=10(m/s),BC=10・sin30°=5(m/s).
在△O′BC中,O′C=O′Bcosθ,因O′C表示的是时间,故O′B=O′A=DO=20(s)
O′C=20・cos30°=10
(s)
3
所以加速度a=
=BC O′C
=5 10
3
=0.29(m/s2)
3
6
故答案为:43,0.29.