Чтобы найти минимальное время, за которое квадракоптер пройдет по данной траектории, мы должны разделить его на участки и посчитать время на каждом участке.
Первый участок – это прямолинейная дорога от начальной точки (A) до точки пересечения с окружностью (B).
Второй участок – это периметр четверти окружности (CDE).
Третий участок – это прямолинейная дорога от точки пересечения окружности (E) до конечной точки (F).
Для каждого участка мы можем использовать следующие формулы:
1) Для прямолинейного участка
s = ut + (at^2)/2,
где s – расстояние, u – начальная скорость (равна 0), a – ускорение, t – время.
2) Для участка по окружности
s = Rθ,
где s – длина дуги, R – радиус окружности, θ – угол (в радианах).
Давайте рассмотрим каждый участок по отдельности:
1) Прямолинейный участок AB:
Расстояние s1 можно найти из геометрии, потому что у нас есть координаты точек A и B:
s1 = (x2 - x1)² + (y2 - y1)²,
где x1, y1 – координаты точки A, x2, y2 – координаты точки B.
Подставим полученное значение s1 в формулу для прямолинейного участка:
s1 = ut1 + (at1²)/2.
Так как начальная скорость u1 = 0, уравнение упрощается до:
s1 = (at1²)/2.
2) Участок по окружности CDE:
Длина дуги CDE s2 равна четверти окружности:
s2 = (θ * R) / 4.
Так как квадракоптер движется равномерно, его ускорение равно 0.
3) Прямолинейный участок EF:
Расстояние s3 можно найти из геометрии, потому что у нас есть координаты точек E и F:
s3 = (x4 - x3)² + (y4 - y3)²,
где x3, y3 – координаты точки E, x4, y4 – координаты точки F.
Подставим полученное значение s3 в формулу для прямолинейного участка:
s3 = ut3 + (at3²)/2.
Так как конечная скорость u3 = 0, уравнение упрощается до:
s3 = (at3²)/2.
Теперь мы можем записать общую формулу для времени на всей траектории:
t = t1 + t2 + t3.
Давайте найдем время для каждого участка:
1) Прямолинейный участок AB:
Найдем ускорение a1:
a1 = v / t1,
где v – скорость, равная 28.0 м/с, t1 – время на участке AB.
Подставим значение a1 в уравнение для s1:
s1 = (a1*t1²)/2.
2) Участок по окружности CDE:
Длина дуги CDE s2 равна четверти окружности:
s2 = (θ * R) / 4.
Теперь осталось найти угол θ, выражая его через радиус окружности R и ускорение a2.
Рассмотрим равномерное движение квадракоптера по окружности радиуса R.
Мы можем использовать следующую формулу для ускорения:
a2 = v² / R,
где v – скорость на участке CDE, R – радиус окружности.
Так как у нас есть ограничение на ускорение a2, можно найти максимально возможную скорость по окружности:
v = √(a2 * R).
Подставим полученное значение v в формулу для длины дуги CDE:
s2 = (θ * R) / 4.
Так как квадракоптер должен иметь нулевую скорость в точке E, мы можем записать следующую формулу:
v = a2 * t2,
где t2 – время на участке CDE.
3) Прямолинейный участок EF:
Найдем ускорение a3:
a3 = v / t3,
где v – скорость, равная 28.0 м/с, t3 – время на участке EF.
Подставим значение a3 в уравнение для s3:
s3 = (a3*t3²)/2.
Теперь мы можем записать общую формулу для времени на всей траектории:
t = t1 + t2 + t3.
Давайте найдем время для каждого участка:
1) Прямолинейный участок AB:
Найдем ускорение a1:
a1 = v / t1,
где v – скорость, равная 28.0 м/с, t1 – время на участке AB.
Подставим значение a1 в уравнение для s1:
s1 = (a1*t1²)/2.
2) Участок по окружности CDE:
Длина дуги CDE s2 равна четверти окружности:
s2 = (θ * R) / 4.
Так как квадракоптер должен иметь нулевую скорость в точке E, мы можем записать следующую формулу:
v = a2 * t2,
где t2 – время на участке CDE.
3) Прямолинейный участок EF:
Найдем ускорение a3:
a3 = v / t3,
где v – скорость, равная 28.0 м/с, t3 – время на участке EF.
Подставим значение a3 в уравнение для s3:
s3 = (a3*t3²)/2.
Теперь мы можем записать общую формулу для времени на всей траектории:
t = t1 + t2 + t3.
Давайте найдем время для каждого участка:
1) Прямолинейный участок AB:
Найдем ускорение a1:
a1 = v / t1,
где v – скорость, равная 28.0 м/с, t1 – время на участке AB.
Подставим значение a1 в уравнение для s1:
s1 = (a1*t1²)/2.
2) Участок по окружности CDE:
Длина дуги CDE s2 равна четверти окружности:
s2 = (θ * R) / 4.
Так как квадракоптер должен иметь нулевую скорость в точке E, мы можем записать следующую формулу:
v = a2 * t2,
где t2 – время на участке CDE.
3) Прямолинейный участок EF:
Найдем ускорение a3:
a3 = v / t3,
где v – скорость, равная 28.0 м/с, t3 – время на участке EF.
Подставим значение a3 в уравнение для s3:
s3 = (a3*t3²)/2.
Теперь мы можем записать общую формулу для времени на всей траектории:
t = t1 + t2 + t3.
Давайте найдем время для каждого участка:
1) Прямолинейный участок AB:
Найдем ускорение a1:
a1 = v / t1,
где v – скорость, равная 28.0 м/с, t1 – время на участке AB.
Подставим значение a1 в уравнение для s1:
s1 = (a1*t1²)/2.
2) Участок по окружности CDE:
Длина дуги CDE s2 равна четверти окружности:
s2 = (θ * R) / 4.
Так как квадракоптер должен иметь нулевую скорость в точке E, мы можем записать следующую формулу:
v = a2 * t2,
где t2 – время на участке CDE.
3) Прямолинейный участок EF:
Найдем ускорение a3:
a3 = v / t3,
где v – скорость, равная 28.0 м/с, t3 – время на участке EF.
Подставим значение a3 в уравнение для s3:
s3 = (a3*t3²)/2.
Теперь мы можем записать общую формулу для времени на всей траектории:
t = t1 + t2 + t3.
Давайте найдем время для каждого участка:
1) Прямолинейный участок AB:
Найдем ускорение a1:
a1 = v / t1,
где v – скорость, равная 28.0 м/с, t1 – время на участке AB.
Подставим значение a1 в уравнение для s1:
s1 = (a1*t1²)/2.
2) Участок по окружности CDE:
Длина дуги CDE s2 равна четверти окружности:
s2 = (θ * R) / 4.
Так как квадракоптер должен иметь нулевую скорость в точке E, мы можем записать следующую формулу:
v = a2 * t2,
где t2 – время на участке CDE.
3) Прямолинейный участок EF:
Найдем ускорение a3:
a3 = v / t3,
где v – скорость, равная 28.0 м/с, t3 – время на участке EF.
Подставим значение a3 в уравнение для s3:
s3 = (a3*t3²)/2.
Теперь мы можем записать общую формулу для времени на всей траектории:
t = t1 + t2 + t3.
Давайте найдем время для каждого участка:
1) Прямолинейный участок AB:
Найдем ускорение a1:
a1 = v / t1,
где v – скорость, равная 28.0 м/с, t1 – время на участке AB.
Подставим значение a1 в уравнение для s1:
s1 = (a1*t1²)/2.
2) Участок по окружности CDE:
Длина дуги CDE s2 равна четверти окружности:
s2 = (θ * R) / 4.
Так как квадракоптер должен иметь нулевую скорость в точке E, мы можем записать следующую формулу:
v = a2 * t2,
где t2 – время на участке CDE.
3) Прямолинейный участок EF:
Найдем ускорение a3:
a3 = v / t3,
где v – скорость, равная 28.0 м/с, t3 – время на участке EF.
Подставим значение a3 в уравнение для s3:
s3 = (a3*t3²)/2.
Теперь мы можем записать общую формулу для времени на всей траектории:
t = t1 + t2 + t3.
Давайте найдем время для каждого участка:
1) Прямолинейный участок AB:
Н