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物理
曲线运动公式半径推导
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  • 左芳精彩说
    已解决
    2024-01-18 03:47
    曲线运动公式半径推导希望能解答下问题补充:
    曲线运动公式半径推导希望能解答下
    解决时间 2025-12-26 20:32
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  • 2024-01-18 03:47
  • 曲率半径的公式为κ=lim|Δα/Δs|。

    ρ=|[(1+y'^2)^(3/2)]/y\"|,证明如下:1、曲线上某点的曲率半径是该点的密切圆(Osculating circle)的半径。密切圆可能是与曲线在该点相内切的圆中半径最大的(比如在椭圆长轴顶点处),也可能是与曲线在该点相外切的圆中半径最小的(比如在椭圆短轴顶点处),也可能两者都不是。

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  • 1楼
    2024-01-18 03:47

    推导如下:

    将曲线表示为函数y=f(x),则曲线在某一点处的曲率k可以表示为:

    k = |y''| / (1+y'^2)^(3/2)

    其中,y'和y''分别表示曲线在该点处的一阶导数和二阶导数。

    曲率半径R可以表示为:

    R = 1/k

    将曲率k带入上式中,可以得到:

    R = (1+y'^2)^(3/2) / |y''|

    以上两式中,y'和y''的值可以通过求导得到。例如,在求y=sin(x)在x=π/2处的曲率半径时,可以先求出y'和y''的值:

    y' = cos(x),y'' = -sin(x)

    将x=π/2带入上式,可以得到:

    y' = 0,y'' = -1

    此时,曲率k的值为:

    k = |-1| / (1+0^2)^(3/2) = 1

    因此,该点处曲线的曲率半径R为:

    R = 1/1 = 1

    即该点处曲线的局部圆弧半径为1。

    总之,曲率半径是描述曲线弯曲程度的重要物理量,其计算公式与曲线的导数相关,可以通过数值计算得到。掌握了曲率半径的计算方法,可以对曲线的形状和特性进行更深入的研究,对于机械、航空航天等领域中的工程问题具有很大的指导意义。

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