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完全可解读成以t为参数的平面曲线参数方程.
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1.3.3 极坐标系分解
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地球围绕太阳运动的轨道是椭圆,α粒子散射实验中氦核的运动轨道是双曲线.椭圆与双曲线同属圆锥曲线,圆锥曲线与其他某些平面曲线采用极坐标系表述有若干方便之处.因此,有必要讨论平面运动的极坐标系分解.
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直角坐标平面上任意一点P的位置可用两个坐标量x,y来标定,即有
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P到坐标原点O的距离为
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将x轴的正半轴(即Ox射线)改称为极轴,从极轴方向转到r方向的转角θ称为辐角,规定逆时针方向转动时θ取正,顺时针方向转动时θ取负.如果P是个动点,r随之转动,例如从极轴方向转过2π整数倍,r又将与极轴重合,因此θ角并不限于在0到±2π之间取值.P的位置也可用r,θ来确定,它们与x,y间的关系为
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从P点出发,朝r延长方向设置径向方向矢量er,朝着逆时针方向设置与er垂直的横向方向矢量eθ,er,eθ便构成一对活动正交基矢.如图1-20所示,该平面上r处矢量A可分解成
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图 1-20
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以参量r,θ确定平面上各点的位置,以一对活动正交基矢er,eθ去分解平面矢量的这种平面坐标系,称为极坐标系.在极坐标系中r可表述成
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如图1-21所示,从位置r(t)到无限邻近的位置r(t+dt),有相应的变化量der和deθ.考虑到辐角θ的变化量dθ为无穷小量,从图中可以看出,der方向与eθ(t)方向一致,deθ方向与er(t)方向相反,它们的大小同为dθ,即有
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图 1-21
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t到t+dt时间内质点位移为dr,结合(1.24)式可得速度为
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