Измерьте длину секундной и минутной стрелок своих часов и рассчитайте линейную скорость конца каждой стрелки.
Допустим длина секундной стрелки часов − 7 см, минутной стрелки − 5 см.
Дано:
$R_{м} = 7$ см;
$t_{м} = 60$ мин;
$R_{c} = 5$ см;
$t_{с} = 60$ с.
Найти:
$v_{мин}$ − ?
$v_{с}$ − ?
СИ:
$R_{м} = 0,07$ м;
$t_{м} = 3600$ с;
$R_{c} = 0,05$ м;
Решение:
Секундная стрелка делает один полный оборот за 60 секунд. Минутная стрелка делает один полный оборот за 60 минут (3600 секунд).
Найдем линейную скорость конца каждой стрелки:
$v = \frac{2πR}{t}$;
$v_{м} = \frac{2 * 3,14 * 0,07}{3600} = 1,2 * 10^{-4}$ м/с;
$v_{с} = \frac{2 * 3,14 * 0,05}{60} = 0,005$ м/с;
Ответ: $1,2 * 10^{-4}$ м/с; 0,005 м/с.
Для решения задачи, приведем подробное теоретическое объяснение всех этапов, связанных с расчетом линейной скорости конца стрелок часов.
Для движения по окружности путь $ s $ равен длине дуги окружности, которую проходит точка. Длина дуги окружности может быть выражена через радиус $ r $ и угол поворота $ \varphi $ (в радианах):
$$ s = r \cdot \varphi. $$
Однако в данной задаче стрелка делает полный оборот по окружности за фиксированное время (1 минута для секундной стрелки и 1 час для минутной стрелки). Полный оборот соответствует углу в $ 2\pi $ радиан. Тогда длина пути за один полный оборот:
$$ s = 2\pi r, $$
где:
− $ r $ — длина стрелки (расстояние от центра часов до конца стрелки).
Минутная стрелка делает полный оборот за 3600 секунд ($ t = 3600 \, \text{с} $).
Формула для линейной скорости
Подставим путь $ s = 2\pi r $ и время вращения $ t $ в формулу линейной скорости:
$$ v = \frac{s}{t} = \frac{2\pi r}{t}. $$
Таким образом, для каждой стрелки линейная скорость конца будет зависеть от:
− длины стрелки (радиуса $ r $);
− времени полного оборота ($ t $).
Пояснение природы линейной скорости
Линейная скорость — это скорость движения конца стрелки по окружности, на которую описывается её траектория. Она измеряется в метрах в секунду (м/с) или в других подходящих единицах. В данной задаче мы предполагаем, что стрелки движутся равномерно, то есть их скорость неизменна.
Необходимые измерения
Перед расчетами важно измерить длины секундной и минутной стрелок часов. Эти длины будут радиусами $ r_{\text{сек}} $ и $ r_{\text{мин}} $. Для измерения можно использовать линейку или другой подходящий инструмент.
Следуя этим теоретическим принципам, вы сможете рассчитать линейную скорость конца секундной и минутной стрелок ваших часов.
Пожауйста, оцените решение