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12.3 : 曲线运动:法向分量和切向分量

当汽车行驶在弯曲的道路上时,可以通过将其分解为切向分量和法向分量来阐述其运动过程。其中以汽车为中心的坐标将会随汽车发生移动。

t 轴的正方向与汽车沿弯曲路径所发生变化的位置是一致的,该过程可以用单位向量 u_t 来进行表示。同时,垂直于 t 轴的 n 轴能够将弯曲的路径分割成不同的弧,每个弧段能够形成具有曲率半径和曲率中心的圆弧。 n 轴的正方向指向曲率中心,并且由单位向量 u_n 来进行表示。

另一方面,法向分量与道路的曲率有关。 n 轴垂直于 t 轴,用于将弯曲的路径分割成微小的微分弧段。这些弧段中的每一个都能够形成具有特定曲率半径和曲率中心的圆弧。其中 n 轴的正方向指向该曲率的中心,并且由单位矢量 u_n 来进行定义。该组件有助于描述汽车是如何由于道路曲率而发生偏离直线的路径。

汽车的速度方向是与道路相切的,并且仅具有 t 分量。通过对速度的表达式和时间进行微分,可以得出汽车的加速度。重要的是,u_t 在每时每刻都会发生变化,该公式表明了u_n 方向所发生的变化。

本质上,对于曲线运动,汽车的加速度体现在切向分量和法向分量中,从而能够以此来全面了解车辆是如何沿着曲线运动的轨迹来进行行驶的。

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Curvilinear MotionTangential ComponentsNormal ComponentsCurved PathRadius Of CurvatureCenter Of CurvatureVelocityAccelerationUnit VectorsDifferential Arc SegmentsCurvatureVehicle Navigation

来自章节 12:

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