Естественные науки

Нужна помощь с физикой

Из четырёх одинаковых жёстких стержней, соединённых шарнирно, собрали ромб со стороной L=50 см (см. рисунок). Этот ромб растягивают за две противолежащие вершины, перемещая их вдоль диагонали ромба в разные стороны с одинаковыми по величине скоростями v=1 м/с. Найдите величину ускорения двух других вершин в тот момент времени, когда ромб становится квадратом. Ответ выразите в м/с2, округлив до сотых.
В центре ромба поставьте точку О - начало координат. Ось Ох вправо, Оу - вверх. Запишем уравнение
у=sqrt(L^2-x^2)
x=vt --> y=sqrt(L^2-v^2*t^2)
Берем вторую производную и подставляем t=L*sqrt(2)/(2v)
Всего делов.
Сакен Нугуманов
Сакен Нугуманов
38 790
Лучший ответ
Жанибек Жанкара Благодарю, это чуть проще, чем у ЭБАНУТА
да скорее там 2V ускорение будет
Венер Исхаков Как минимум эти величины имеют разные единицы измерения.
Здравствуйте, с радостью вам помогу!

Изначально ромб составлен из четырех одинаковых стержней, поэтому равномерное растяжение происходит вдоль диагоналей. При растяжении ромба две противолежащие вершины начинают отдаляться друг от друга, а две другие вершины начинают приближаться друг к другу.

Зафиксируем одну из сторон ромба, направленную вдоль диагонали. Пусть она увеличилась на dx за время dt. Тогда по теореме косинусов изменение расстояния между двумя другими вершинами равно:

dL = sqrt((L+dx)^2 - L^2) - L ≈ dx/L

(при малых значениях dx/L можно пренебречь квадратами)

Для определения ускорения вершин нам нужны значения скоростей, которые они имеют в момент, когда ромб становится квадратом. Ускорение равно второй производной координаты, поэтому нам нужно найти зависимость координаты вершины от времени.

Поскольку скорости вершин равны по величине и направлены в противоположные стороны, можно считать, что они движутся одновременно и встречаются в центре ромба.

Пусть координата вершины, расположенной на расстоянии L от центра, равна x в начальный момент времени. После прохождения времени t координата этой вершины будет равна x + v*t - (dL/2), где dL теперь необходимо рассчитать для текущего значения L. Растяжение происходит до момента, когда L + dx становится равным L/sqrt(2) (так как ромб превращается в квадрат, у которого сторона равна L/sqrt(2)).

Приравнивая L + dx = L/sqrt(2), получаем:

dx = -L*(1 - 1/sqrt(2))

Теперь можно найти, как меняются координаты вершин. Пусть временной интервал мал, тогда скорости вершин можно считать постоянными в этот интервал, и изменение координат можно приравнять произведению скорости на время. Обозначим изменение координаты каждой вершины за dt через dx1, dx2 и dx3 (вершины противоположные и расположенные на расстояниях L и L/sqrt(2) от центра). Тогда:

dx1 = -vdt - dL/2
dx2 = -vdt + dL/2
dx3 = -2vdt + dx1 + dx2

(заметьте, что изменение координаты третьей вершины находится как сумма изменений координат первой и второй вершин)

Переходим к выражению для ускорений. Ускорение первой и второй вершин равны по модулю, поэтому можно рассчитать одно из них и умножить на 2. Ускорение можно найти как производную скорости по времени:

a = dv/dt = (dx1 - dx2)/dt = -dL/dt = -v/L * (1 - 1/sqrt(2)) ≈ -0.29 м/с^2

(здесь мы использовали, что время, за которое L уменьшится на L/Lsqrt(2) (то есть до L/sqrt(2)), равно L/(2v)
Венер Исхаков Ну и бредятина.
Рассмотрим половины диагоналей ромба в момент квадрата. Одна из них L √2/2 + vt, надо найти у второй коэфф. При t², это будет половина ускорения. Ищи у √(L² - (L √2/2 + vt)²) вторую производную
Жанибек Жанкара Время не дано ... Как его найти можно?
Жанибек Жанкара Вот вторая производная, боюсь что считать устану (x=t)
Ирина Н 6 см/с^2
В начальный момент времени ромб имеет диагональ AC, равную 50 см, и угол между жесткими стержнями АВ и АС равен 60 градусов (так как AC делит угол ABС на две равные части). Расстояние между двумя противолежащими вершинами ромба, например между А и С, равно 50 см.

Когда мы начинаем растягивать ромб, угол между АВ и АС начинает увеличиваться, а угол между ВС и АС - уменьшаться. Когда ромб становится квадратом (то есть когда углы АВС и ВСА становятся равными 90 градусов), диагональ ромба BC удлиняется до 2L, то есть до 100 см.

В этот момент мы знаем расстояние между вершинами А и С - оно равно 50 см. Из геометрических соображений можно вычислить, что расстояние между вершинами В и D также равно 50 см (так как ромб перешел в квадрат). Значит, все четыре стержня были растянуты на 25 см.

Средняя скорость вершин А и С равна v = 1 м/с, поэтому за время t они переместятся на расстояние s = vt = 25 см. Ускорение можно найти по формуле: a = 2s/t^2 = 2vt/t^2 = 2v/t

Найдем время t, за которое ромб перешел в квадрат. Мы знаем, что диагональ ромба увеличилась с 50 см до 100 см, то есть на 50 см. Мы также знаем, что расстояние, на которое переместятся вершины А и С, равно 25 см. Значит, расстояние, на которое должны переместиться вершины В и D, также равно 25 см. Расстояние, которое проходит диагональ за время t, можно представить в виде суммы расстояний, пройденных вершинами А и С и вершинами В и D: 100 см = 25 см + 25 см + x + x где x - расстояние, пройденное каждой из вершин В и D.

Решая это уравнение, найдем x = 25 см. Это означает, что время, за которое ромб перейдет в квадрат, соответствует времени, за которое вершины А и С переместятся на 25 см, то есть t = s/v = 25 см / (1 м/с) = 0,25 с.

Итак, ускорение двух других вершин (вершин В и D) можно найти по формуле: a = 2v/t = 21 м/с / 0,25 с = 8 м/с2 (округляем до сотых)

Ответ: 8 м/с2.