Для начала определим основные параметры движения тела по окружности.
- Определение угловой скорости ((\omega)):
Угловая скорость (\omega) связана с периодом обращения (T) следующим образом:
[
\omega = \frac{2\pi}{T}
]
Где (T = 5 \, \text{с}). Подставляя это значение, получаем:
[
\omega = \frac{2\pi}{5} \, \text{рад/с}
]
- Определение радиуса окружности (R):
Скорость (v) можно найти из условия задачи: тело за 2 секунды проходит 5 метров. Значит, линейная скорость (v) равна:
[
v = \frac{5}{2} = 2.5 \, \text{м/с}
]
Связь между линейной скоростью (v) и угловой скоростью (\omega) выражается формулой:
[
v = \omega R
]
Отсюда радиус (R) можно найти как:
[
R = \frac{v}{\omega} = \frac{2.5}{\frac{2\pi}{5}} = \frac{2.5 \times 5}{2\pi} = \frac{12.5}{2\pi} \approx 1.99 \, \text{м}
]
- Определение центростремительного ускорения (a_c):
Центростремительное ускорение (a_c) определяется по формуле:
[
a_c = \frac{v^2}{R}
]
Подставляя известные значения (v = 2.5 \, \text{м/с}) и (R \approx 1.99 \, \text{м}), получаем:
[
a_c = \frac{(2.5)^2}{1.99} \approx \frac{6.25}{1.99} \approx 3.14 \, \text{м/с}^2
]
Таким образом, центростремительное ускорение тела составляет приблизительно (3.14 \, \text{м/с}^2).