KIN-03-3 Pohyb hmotného bodu ve 3D prostoru ve sférických souřadnicích
Dáno: Sférické souřadnice , jako funkce času
a derivace sférické souřadnice
s počáteční podmínkou
Hodnoty , a jsou dané konstatnty.
Určit: Polohový vektor , vektor rychlosti a vektor zrychlení , vyjádřené ve složkách sférického souřadnicového systému s jednotkovými bázovými vektory , , .
Řešení:
Polohový vektor je ve sférických souřadnicích vyjádřen jako
tedy v daném případě
Vektor rychlosti je ve sférickém sořadnicovém systému vyjádřen jako:
kde pro složky platí
V daném případě tedy
Vektor zrychlení je ve sférickém sořadnicovém systému vyjádřen jako:
kde pro složky platí
Pro dosazení použijeme kromě zadaných funkcí ještě
Poslední výraz lze upravit na:
Abychom mohli nakreslit graf trajektorie bodu potřebujeme ke sférickým souřadnicím polohy a ještě polohový úhel . Podle zadání je
takže separací a integrací v korespondujících mezích
dostaneme
Pro zobrazení v kartézském systému je nutno transformovat sférické souřadnice , , podle vztahů vyplývajících z obrázku 2.
 |
 |
Obr.2 - Transformace sférických souřadnic do kartézských |
Grafické znázornění pohybu bodu:
 |
 |
Graf funkce |
Zpracoval: Jan Blažek
|