直角座標下的速度分量怎麼轉換到極座標下的分量

時間 2021-05-05 23:47:51

1樓:宅家喝醋

我不知道vr怎麼轉化,只知道vθ=vycosθ-vxsinθ

位矢直角座標下三個分量怎麼表示出來的

2樓:麻木

位矢直角座標下三個分量分別為x=rcosa,y=rcosb,z=rcosy。

相對位置向量可表示空間任意兩點之間的位置關係。r是以p'點為起點、p點為終點的空間向量,它的模表示p點相對於p'點的距離,它的方向表示p點相對於p'點所處的方位;

則稱r為p點相對於p'點的相對位置向量。若考慮p'點相對於p點的相對位置向量r',則r'的方向是由p點指向p'點,有r'=-r。

3樓:地球上最後一個

比如位矢是(1,2,3,),三個分量就是(1,0,0),(0,2,0),(0,0,3)

極座標系下速度的推導,最後兩步是怎麼推的?

4樓:匿名使用者

一、bai 直角座標系——直du角座標系又稱笛卡兒座標系在zhi直角坐dao標系中,質點的位置內

矢徑可以寫成為:容 (1)根據速度的定義可知 將(1)代入,則有1、速度: 於是,我們比較上面的等式,就可得到速度在直角座標系中的分量表示式為:

可見速度沿三直角座標軸的分量(即分速度)就等於其相應的座標對時間t 的一階導數。速度的大小: 速度的方向就用方向餘弦來表示:

。同理,我們由加速度的定義不難得到它的分量表示式。

體座標角速度怎麼轉換到慣性系下

5樓:匿名使用者

以角速度0ω繞地心慣性系旋轉 考慮到軌道座標系的...個座標系之間的轉換矩陣 確定了基於衛星本體座標系b...或稱中心體 穩定在空間基準座標中

直角座標和柱面座標轉換 速度 加速度 都怎麼轉換的 誰有相關資料

6樓:時空聖使

答:它們都是向量

它換算起來 ,z不變,x.y變成了極座標如(3,4,1)變成(5,arctan3/4,1)。

7樓:匿名使用者

都是向量,換算起來一樣,z不變,x.y變成了極座標如(3,4,1)變成(5,arctan3/4,1)

8樓:淡淡的雅興

在ansys中圓柱座標的ansys編號是5(y形)和1(z形)。執行了workplane>change activecs to >globle cylindrical y(啟用住座標y)/globle cylindrical z(啟用住座標z)之後。ansys下面有一項csys如果csys=1或5代表已經啟用了柱座標。

在柱座標中(y形)x方向代表半徑y方向代表角度。(z形)x代表半徑z代表角度。和笛卡爾座標系不同。

其實我覺得不用變座標系,只要在施載入荷是時候選上要施加圓柱面一樣結算也行。

9樓:紅藍雙葵

th=0:pi/50:2*pi;

th(end)=0;

r=0:0.5:3; %初始化

u=exp(-r.^2);%

[r,th1]=meshgrid(r,th);

[u,th2]=meshgrid(u,th);

[x,y]=pol2cart(th1,r);

subplot(1,2,2);

surf(x,y,u);

axis([-5,5,-6,8,0,2])grid on

title('xy-pol');

xlabel('x');ylabel('y');

legend('exp(-r^2)');

text(2,0.5,'u=exp(-r^2)');

極座標系 加速度

10樓:匿名使用者

一、 直角座標系——直角座標系又稱笛卡兒座標系在直角座標系中,質點的位置矢徑可以寫成為: (1)根據速度的定義可知 將(1)代入,則有1、速度: 於是,我們比較上面的等式,就可得到速度在直角座標系中的分量表示式為:

可見速度沿三直角座標軸的分量(即分速度)就等於其相應的座標對時間t 的一階導數。速度的大小: 速度的方向就用方向餘弦來表示:

。同理,我們由加速度的定義不難得到它的分量表示式。 2、加速度根據加速度的定義:

比較這些恆等式可得加速度的直角座標分量表示式: 於是可得加速度的大小為: 加速度的方向用方向餘弦表示。

如果質點始終在某一平面內運動,我們採用的座標是平面正交座標系的話,那麼將上面的分量表示式中的某一分量去掉,剩下的就是平面正交座標系中的分量表示式了。

二、 平面極座標系在研究質點的平面曲線運動問題時,除了可用平面正交座標系外,還可以採用平面極座標系。有時採用極座標系會比採用平面正交座標系來計算問題要簡單的多,特別是在研究有心力作用的力學問題時,採用極座標就更顯示出它的優越性。在平面極座標系中,質點的位置是用極徑r和極角θ這兩個極座標來確定的。

在平面極座標系中的單位向量的取法與正交座標系的情形是不同的,在這裡是沿矢徑方向上取一單位向量 為徑向單位向量。在垂直矢徑方向上取一單位向量 就稱做橫向單位向量。於是,在極座標中,運動質點的位置矢徑:

。因為得到了位矢在具體的座標系中的表示式,然後根據速度和加速度的定義,相繼就可以推出它們在具體的座標系中的分量表示式。所以,由速度的定義 這個結果對不對?

不對。為什麼不對?……,千萬要注意:

這裡的單位向量 與直角座標系中的單位向量是不同的。儘管這兒的單位向量 和 的大小仍然等於1是不變的,但是,它們的方向卻是隨時在變化的,因此它們不是恆向量而是變向量,既然是變數,它們對時間的微商當然就不會等於0了: 所以上式中還有一項要考慮進去。

不能把它丟掉。所以,速度應該等於: 這兩項之和。

下面我們先來計算 為了直觀起見,我們結合圖來討論(上課時新增一圖)。從圖上可以清楚地看到運動質點從m這位置移到 這個位置時,單位向量的方向都發生了變化,它們的變化量分別為 和d 。這兩個變化量都是由於單位向量的方向的改變所引起的變化量,單位向量的大小等於1是不變的。

於是我們就很容易得到徑向單位向量對時間微商的大小: 它的方向與與橫向單位矢 相同。所以 對時間t的微商 。

同樣道理可以得到橫向單位向量對時間的微商 。為什麼這裡要加一個負號呢?從圖上可以看到d 的方向與 的方向反向,所以這裡要加上一個負號表示 與 的方向相反。

將結果代入前式。則有: (1)[因為:

速度是向量,所以可以將它投影到徑向和橫向上去。得到徑向分速度 和橫向分速度 ,就分別稱它們為徑向速度和橫向速度,所以,它又恆等於 ]於是,我們比較(1)的兩個恆等式可見徑向速度分量: ;橫向速度分量 。

這就是速度在平面極座標系的兩個分量表示式, 由此可得速度的大小為: 我們結合上面的討論由(1)式不難了解它們的物理意義:徑向速度 是由位矢大小的變化引起的。

我們對(1)再求一次微商就能得到加速度在平面極座標中的分量表示式: = 同樣道理,我們也可以將加速度 沿徑向和橫向分解成兩個分量,沿徑向的分量就用相應的符號 表示,沿橫向的加速度分量就用 表示。所以上式又等於 。

我們就將此式的第一項叫做徑向加速度,第二項就叫做橫向加速度。由(2)這個等式可見:徑向加速度的大小 , 橫向加速度的大小 。

故有加速度的大小: 。這裡要我們引起注意的是:

同學中往往容易把第二項給丟了,因為徑向速度 ,則徑向加速度就等於極徑的二次微商 。 這項只是由徑向速度大小的變化所引起的,所以我們除了要考慮這一項之外,還得考慮由於橫向速度的方向的改變所引起的另一項 ,它也是徑向的。這一點必須要記住,應用時不要忘了第二項。

我希望大家課外由 去推導一下。通過推導不僅可以加深我們的印象,而且還能夠使我們在推導過程中明確各項量的物理意義。

三、柱座標系:接下去介紹一下與平面極座標有關的另一種空間座標系,即柱座標系。在平面極座標系的基礎上,我們就可以很省力地給出速度和加速度在柱座標系中的分量表示式。

對柱座標系我想大家還是比較熟的,直角座標與極座標的變換關係大家都知道,即: 在三維空間運動的質點p的位置,在極座標系中是由〈 〉這三個座標來確定的。我們從圖上可以看到,這三個柱座標就是由運動質點在空間任一點的位置p在oxy平面上垂足(即投影點m),它在oxy這個平面內的極座標(r, )加上這個垂直座標z而構成的。

所以,在柱座標系中,運動質點的位置矢徑 的具體表示式好不好寫呢?它只是比平面極座標系多了一個z分量而已。位置矢徑 就等於:

(1)[這裡的單位向量就如圖哪樣取……。]仿照平面極座標系的推導方法,就能很快地推出速度和加速度在極座標系中的分量表示式:速度 (2)所以速度 在 這三個方向的分量分別為:

。速度的大小: 。

加速度就等於: 則加速度的三個分量為: ,加速度的大小:

我們從(2),(3)兩式可以看出,速度,加速度在柱座標系中的分量只是比平面極座標系多了一個z方向的分量。因此,只要記住了速度、加速度在平面極座標系中的分量式。那麼,它們在柱座標中的分量式也就不難記住了。

在平面極座標的速度和加速度的分量表示式一定要記住。接下去介紹速度,加速度在自然座標系中的分量式,也就是內稟方程。

四、自然座標系:——內稟方程在這裡我們只研究平面運動的情況[質點作平面運動的情況]。當質點在作平面曲線運動的情況下,採用自然座標系比採用極座標系,有時顯得更加方便一些。

對自然座標大家是熟悉的。因為,在《力學基礎》中已經學過。什麼是自然座標?

請哪個同學回答。所謂的自然座標,就是在已知的質點運動軌跡上取任一點o做為原點,並規定軌跡的方向。質點在任意時刻的位置就用它相對質點o的曲線弧長s來確定的,這個弧座標s稱為自然座標。

如果我們把質點的運動軌跡的切線和法線作為座標軸而建立座標系,這種座標系就叫做「自然座標系」。自然座標系的方位指向是隨著運動質點的位置的變化而變化的。在自然座標系中我們同樣可以將速度和加速度分解成切向和法向分量。

今天我們不採用過去的推導方法,而採用更簡潔的方法得出同樣的結論。推導的出發點仍然是他們的定義。 [因為在極限的情況下 , 的方向就是質點在該點軌跡的切線方向,所以 我們可以用切線方向上的單位向量來表示。

路程s對時間的變化率就是速率即速度的大小]。 所以根據加速度的定義有: [如果我們令軌道的切線和x軸的 夾角為θ的話,哪麼我們套用前面 這一結果,就很容易地得到:

這裡的 是垂直與 指向曲線凹的一面的單位向量即法向 的單位向量。為了使角量不在這個式子中出現,我們可以想辦法用其他的量代替它。我們可以將 寫成為:

這個比值我們由高等數學知識可知,它就等於曲線在該處的曲率,即該處曲率半徑 的倒數: 於是可得切向加速度的大小: ……(2)法向加速度的大小 (3) 由前面的推導可知切向加速度是由速度的大小改變而引起的,法向加速度是由速度方向的改變所引起的。

所以,當質點作曲線運動時,切向加速度有可能等於0,而法向加速度不可能有等於零的情況的。由於 和 都與座標系無關。只與軌道的本身性質有關。

因此,(2)(3)兩式有時也就稱為內稟性方程。上面我們討論的前提是質點作平面運動。那麼,所得 到的結果對空間曲線運動能否適用呢?

對這個回答是肯定的,它還能適用於空間曲線,在這裡我們要碰到微分幾何學上的一個基本概念:密切平面,我們書上敘述比較繁,我們初次接觸往往不容易看懂,我用一句簡單的話幫助我們理解密切平面的概念。由 確定的平面就是密切平面,如果我們用 表示切向單位向量, 那麼, 的方向就是決定主法線的方向,我們就用 來表示主法線方向上的單位向量。

除了位於密切平面內的主法線之外。還有一條垂直與切平面的副法線。副法線方向的單位向量就用符號 表示。

它的方向由 和 的方向決定,用向量式表示的話,則有: = × 。遵循右手螺旋法則。

所以在上圖應該這樣畫(見上圖)。這個切向和主法線方向 組成的平面也就是密切平面。由於加速度總是位於軌跡的密切平面內,所以,加速度只有在切線方向和主法線方向上的分量,加速度在垂直於密切平面的副法線方向上的加速度分量必定是等於0的。

最後再介紹一下球座標系中的速度和加速度。

五、球座標系運動質點在球座標系中的位置是用球座標 來表示的。這兒的三個單位向量是 ,直角座標與球座標得關係為: 所以,在球座標系中質點的位置矢徑可寫成為:

= r + r + 同樣根據速度和加速度的定義可以求出球座標系中的速度和加速度的表示式:我將結果寫出來,推導過程就留給大家去做。作為這次課的作業。

= +r +r = ( —r —r θ)+ (r +2 —r ) + (r +2 +2r )可見結果很繁,一般不用球座標研究運動問題。

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