m·กลศาสตร์ ๑–๒สอวน. ค่าย 1 · PHYSICS
กลศาสตร์ 1 · บทที่ 1
CLASSICAL MECHANICS · VOLUME 1 · 2569
01

คำตอบสั้น · พื้นฐานจลศาสตร์และการวิเคราะห์ด้วยกราฟ

Fundamentals of Kinematics and Graphical Analysis

ตรวจผลลัพธ์สำคัญของแต่ละข้อหลังลองทำด้วยตัวเอง ข้อพิสูจน์แสดงเฉพาะข้อสรุป และบางข้อแสดงเฉพาะปริมาณหลัก

กลับบทเรียน →

วิทยาการ: นายสาธิต ศิริวัชน์ (Mr.Satit Siriwach) AKA.COOLNUT

คำตอบ ข้อ 1.1

[a=−1.0ms2a = - \frac{1.0 \mathrm{m}}{\mathrm{s}^{2}}, กลับทิศที่ t=6.0st = 6.0 \mathrm{s}, การกระจัด =16m= 16 \mathrm{m}, ระยะทาง =20m.= 20 \mathrm{m} .]

คำตอบ ข้อ 1.2

[v(5)=3ms;vv \left(5\right) = \frac{3 \mathrm{m}}{\mathrm{s}} ; v เพิ่มใน 0−2s0 \mathbin{-} 2 \mathrm{s}, ลดใน 2−5s2 \mathbin{-} 5 \mathrm{s} และคงที่หลัง 5s.5 \mathrm{s} .]

คำตอบ ข้อ 1.3

[ข้อความเดิมผิด: a=0⇒va = 0 \Rightarrow v คงที่ ไม่จำเป็นต้อง v=0.v = 0 .]

คำตอบ ข้อ 1.4

[หยุดชั่วขณะที่ t=1st = 1 \mathrm{s} และ 3s3 \mathrm{s}; การกระจัด 20m20 \mathrm{m}; ระยะทาง 28m.28 \mathrm{m} .]

คำตอบ ข้อ 1.5

[vv มากที่สุดที่ t=4.0st = 4.0 \mathrm{s} และ vmax=20ms.v_{\mathrm{max}} = \frac{20 \mathrm{m}}{\mathrm{s}} .]

คำตอบ ข้อ 1.6

[x(t)=5+2t+3t2−t3mx \left(t\right) = 5 + 2 t + 3 t^{2} - t^{3} m; ตำแหน่งมากสุดที่ t=1+153≈2.291st = 1 + \frac{\sqrt{15}}{3} \approx 2.291 \mathrm{s} และ xmax≈13.303m.x_{\mathrm{max}} \approx 13.303 \mathrm{m} .]

คำตอบ ข้อ 1.7

[v=a0τ(1−e−t/τ),Δx=a0τ[t−τ(1−e−t/τ)]v = a_{0} \tau \left(1 - e^{- t / \tau }\right) , \Delta x = a_{0} \tau \left[t - \tau \left(1 - e^{- t / \tau }\right)\right], และ v(∞)=a0τ.v \left(\infty \right) = a_{0} \tau .]

คำตอบ ข้อ 1.8

[A=2(V−v0)T,B=2(V−v0)T2.]\left[A = \frac{2 \left(V - v_{0}\right)}{T} , B = \frac{2 \left(V - v_{0}\right)}{T^{2}} .\right]

คำตอบ ข้อ 1.9

[พิสูจน์ได้ว่า x−x0−v0t=(α6)t3x - x_{0} - v_{0} t = \left(\frac{\alpha }{6}\right) t^{3}; กำลังสามเกิดจากการอินทิเกรต a∝ta \propto t สองครั้ง.]

คำตอบ ข้อ 1.10

[x=(Vω)(1−cosωt)x = \left(\frac{V}{\omega }\right) \left(1 - \cos \omega t\right), การกระจัดหนึ่งคาบ =0= 0, ระยะทางหนึ่งคาบ =4Vω.= \frac{4 V}{\omega } .]

คำตอบ ข้อ 1.11

[A⋅B=−2;θ=cos⁡−1[−2329]≈97.11∘A \cdot B = - 2 ; \theta = \cos ^{-1} \left[- \frac{2}{3 \sqrt{29}}\right] \approx 97.11 {}^\circ เป็นมุมป้าน.]

คำตอบ ข้อ 1.12

[proj⁡BA=i+3j;Aperp=3i−j.]\left[\operatorname{proj}_{B} A = i + 3 j ; A_{\mathrm{perp}} = 3 i - j .\right]

คำตอบ ข้อ 1.13

[λ=52\lambda = \frac{5}{2} และ |A×B|=3702.\left|A \times B\right| = \frac{3 \sqrt{70}}{2} .]

คำตอบ ข้อ 1.14

[A×B=−10i+7j+9kA \times B = - 10 i + 7 j + 9 k และตั้งฉากกับทั้ง A,B.A , B .]

คำตอบ ข้อ 1.15

[|A×B|=203.]\left[\left|A \times B\right| = 20 \sqrt{3} .\right]

คำตอบ ข้อ 1.16

[v=2ti+6t2j−k,a=2i+12tjv = 2 t i + 6 t^{2} j - k , a = 2 i + 12 t j; ที่ t=1t = 1 ได้ v⋅a=76>0v \cdot a = 76 > 0 จึง speed กำลังเพิ่ม.]

คำตอบ ข้อ 1.17

[สมการ v⋅a=0v \cdot a = 0 ให้ t=2st = 2 \mathrm{s} ในช่วงที่กำหนด แต่ที่เวลานี้ v=0v = 0 ดังนั้นมุมระหว่าง vv กับ aa ไม่ได้ถูกนิยาม; เป็นกรณี degeneracy ที่ต้องระบุ.]

คำตอบ ข้อ 1.18

[|A|=1\left|A\right| = 1 คงที่, Ȧ≠0\dot{A} \ne 0 เมื่อ ω≠0\omega \ne 0 และ A⋅Ȧ=0.A \cdot \dot{A} = 0 .]

คำตอบ ข้อ 1.19

[speed=R|ω|= R \left|\omega \right| คงที่ และ r⋅v=0r \cdot v = 0 ทุกเวลา.]

คำตอบ ข้อ 1.20

[d(r⋅r)dt=2r⋅v\frac{d \left(r \cdot r\right)}{\mathrm{d}t} = 2 r \cdot v; motion ที่ระยะจาก origin คงที่ต้องมี r⋅v=0r \cdot v = 0 ทุกเวลา และ converse ก็จริงเมื่อเงื่อนไขถือทั้งช่วง.]

คำตอบ ข้อ 1.21

[ระยะน้อยสุดที่ t=1t = 1 และ Dmin=2.D_{\mathrm{min}} = \sqrt{2} .]

คำตอบ ข้อ 1.22

[v2=v02+2a⋅(r−r0)v^{2} = v_{0}^{2} + 2 a \cdot \left(r - r_{0}\right) สำหรับ constant vector acceleration.]

คำตอบ ข้อ 1.23

[tmin=0.400s,speedmin=24.2≈4.92ms.]\left[t_{\mathrm{min}} = 0.400 \mathrm{s} , \mathrm{speed}_{\mathrm{min}} = \sqrt{24.2} \approx \frac{4.92 \mathrm{m}}{\mathrm{s}} .\right]

คำตอบ ข้อ 1.24

[v(1.0)≈6.0msv \left(1.0\right) \approx \frac{6.0 \mathrm{m}}{\mathrm{s}}; central difference แม่นกว่าระดับ O(h2)O \left(h^{2}\right) เทียบกับ one-sided O(h).O \left(h\right) .]

คำตอบ ข้อ 1.25

[ต้องแก้เป็น v2=v02+2a⋅(r−r0)v^{2} = v_{0}^{2} + 2 a \cdot \left(r - r_{0}\right); จุดสำคัญคือ dot product ทำให้ข้างขวาเป็น scalar.]

คำตอบ ข้อ 1.26

[Δr=v(t)Δt+(12)a(t)Δt2+O(Δt3)\Delta r = v \left(t\right) \Delta t + \left(\frac{1}{2}\right) a \left(t\right) \Delta t^{2} + O \left(\Delta t^{3}\right); จึง approximation แรกมี error O(Δt2).O \left(\Delta t^{2}\right) .]

คำตอบ ข้อ 1.27

[tangent direction =A,2BtA2+4B2t2;v⋅a=4B2t>0= \frac{A , 2 B t}{\sqrt{A^{2} + 4 B^{2} t^{2}}} ; v \cdot a = 4 B^{2} t > 0; motion เร็วขึ้นสำหรับ t>0.t > 0 .]

คำตอบ ข้อ 1.28

[|A|\left|A\right| คงที่ ⇒A⋅Ȧ=0\Rightarrow A \cdot \dot{A} = 0; converse ต้องให้ A⋅Ȧ=0A \cdot \dot{A} = 0 ตลอดช่วง ไม่ใช่เพียงขณะเดียว.]

คำตอบ ข้อ 1.29

[t*=−v02a⋅v0t^{\ast} = - \frac{v_{0}^{2}}{a \cdot v_{0}}; มุมฉากจริงที่เวลาบวกต้องมี v0≠0,a⋅v0<0v_{0} \ne 0 , a \cdot v_{0} < 0 และ aa ไม่ขนานกับ v0v_{0} เพื่อให้ v(t*)≠0v \left(t \ast \right) \ne 0; หาก aa สวนทางและขนานกับ v0v_{0} เวลานี้เป็นจุดหยุด ไม่ใช่มุมฉาก.]

คำตอบ ข้อ 1.30

[speed=R2+c2;cos⁡α=cR2+c2;a=−R(costi+sintj)= \sqrt{R^{2} + c^{2}} ; \cos \alpha = \frac{c}{\sqrt{R^{2} + c^{2}}} ; a = - R \left(\cos t i + \sin t j\right) และไม่มีองค์ประกอบ z.z .]

ไปเรียนด้วยกัน

วิทยาการ: นายสาธิต ศิริวัชน์ (Mr.Satit Siriwach) AKA.COOLNUT