加速度的法向分量計算器

逐步求解加速度的法向分量

此計算器將針對由向量值函數描述的物體,在給定點處求出加速度的法向分量,並顯示步驟。

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$$$\langle$$$
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$$$\mathbf{\vec{r}\left(t\right)} = \left\langle t, 3 t + 1, t^{2} - 5\right\rangle$$$ 的法向加速度分量。

解答

$$$\mathbf{\vec{r}\left(t\right)}$$$的導數:$$$\mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)} = \left\langle 1, 3, 2 t\right\rangle$$$(步驟詳見導數計算器)。

$$$\mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}$$$的模長:$$$\mathbf{\left\lvert \mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}\right\rvert} = \sqrt{4 t^{2} + 10}$$$(步驟請參見模長計算器)。

$$$\mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}$$$的導數:$$$\mathbf{\vec{r}^{\prime\prime}\left(t\right)} = \left\langle 0, 0, 2\right\rangle$$$(步驟詳見導數計算器)。

求叉積:$$$\mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}\times \mathbf{\vec{r}^{\prime\prime}\left(t\right)} = \left\langle 6, -2, 0\right\rangle$$$(步驟請參閱 叉積計算器)。

$$$\mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}\times \mathbf{\vec{r}^{\prime\prime}\left(t\right)}$$$的模長:$$$\mathbf{\left\lvert \mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}\times \mathbf{\vec{r}^{\prime\prime}\left(t\right)}\right\rvert} = 2 \sqrt{10}$$$(步驟請參見模長計算器)。

最後,加速度的法向分量為 $$$a_N\left(t\right) = \frac{\mathbf{\left\lvert \mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}\times \mathbf{\vec{r}^{\prime\prime}\left(t\right)}\right\rvert}}{\mathbf{\left\lvert \mathbf{\vec{r}^{\prime}\left(t\right)}\right\rvert}} = \frac{2 \sqrt{5}}{\sqrt{2 t^{2} + 5}}$$$

答案

加速度的法向分量為 $$$a_N\left(t\right) = \frac{2 \sqrt{5}}{\sqrt{2 t^{2} + 5}}$$$A