- •ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
- •Содержание
- •1. Поступательное движение тела
- •Точки поступательно движущегося тела могут иметь траектории любого вида: прямолинейные и криволинейные, рис.
- •Рассмотрим тело, совершающее поступательное движение относительно неподвижной системы координат Oxyz, рис. 4.
- •Вектор rAB во времени не меняется. Поэтому производная
- •Значит
- •Из теоремы следует, что поступательное движение твердого тела вполне определяется движением какой-нибудь одной
- •2. Вращательное движение тела
- •Эта прямая называется осью вращения. Траекториями всех точек, не лежащих на оси вращения,
- •С вращательным движением тела вокруг неподвижной оси мы постоянно сталкиваемся в повседневной жизни:
- •В процессе вращения тела D вокруг неподвижной оси полуплоскость Q вращается вокруг оси
- •3. Угловая скорость тела
- •Таким образом, угловая скорость тела в данный момент времени равна первой производной по
- •4. Угловое ускорение тела
- •Таким образом, угловое ускорение тела в данный момент времени равно первой производной по
- •5. Равномерное вращение
- •6. Равнопеременное вращение
- •После интегрирования получим закон изменения угловой
- •7. Переменное вращение
- •После интегрирования и преобразований получим:
- •После интегрирования и преобразований получим уравнение
- •После интегрирования и преобразований получим закон изменения угловой скорости тела:
- •3. Представим третье равенство в (12) в виде дифференци-
- •Если интеграл в левой части равенства (15) – трансцендентное выражение ( в явном
- •8. Скорость и ускорение точки вращающегося тела
- •Построим сечение вращающегося тела на рис. 7 плоскостью, перпендикулярной оси вращения, рис. 8
- •Угол между плоскостью Q и радиусом R при вращении тела остаётся постоянным (
- •Характер распределения скоростей точек вращающегося тела, лежащих на линии, проходящей через ось вращения
- •Таким образом, касательные и нормальные ускорения точек вращающегося тела пропорциональны их расстояниям до
- •Полное ускорение точки M равно:
- •9. Векторные выражения скорости и ускорений точки вращающегося тела
- •Производная по времени от вектора угловой скорости равна вектору углового ускорения, который тоже
- •Приведем векторные выражения скорости и ускорения точки вращающегося тела.
- •Направление векторного произведения определяется по правилу векторного произведения.
- •Таким образом, векторного произведения r по величине и направлению это векторное произведение совпадает
- •Формулу (23) называют формулой Ривальса. Из нее следует, что вектор ускорения равен векторной
- •Найдём модуль второго вектора в (23):
- •Таким образом, вектор
Формулу (23) называют формулой Ривальса. Из нее следует, что вектор ускорения равен векторной сумме двух векторов. Найдём модуль первого вектора.
r r sin R a .
Отсюда видим, что модуль первого вектора совпадает с модулем касательного ускорения. Определив направление этого вектора по правилу векторного произведения, видим, что вектор направлен по касательной к траектории точки М, т. е. совпадает с направлением касательного ускорения . (Этоa ускорение называют ещё вращательным).
Таким образом, вектор касательного ускорения точки тела, совершающего вращательное движение, равен
a r. |
(24) |
41
Найдём модуль второго вектора в (23):
r r |
|
= |
|
w |
|
·r r |
|
w |
|
v sin(90 |
o |
) = |
|
w |
|
w |
|
2 |
= an . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
w´ v |
|
|
|
vsin(w, v) = |
|
|
|
|
|
|
R = w R |
||||||||
Как видим, модуль векторного произведения |
|
равен модулю |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
w´ v |
|
нормального ускорения точки.
Для определения направления второго вектора условно построим вектор в точке М. Применив правило векторного произведения, видим, что вектор направленv вдоль радиус-вектора в центр кривизны траектории, который находится на оси вращения.
42
Таким образом, вектор |
по величине и направлению совпадает |
||
|
v |
a , |
|
с вектором нормального |
ускорения точки. |
||
Это ускорениеn |
называют также центростремительным. Ускорение определяется по формуле
an v. |
(25) |
Учитывая (24) (25), из (23) следует, что полное ускорение точки тела при вращательном движении равно сумме двух ускорений: касательного (вращательного) и нормального (осестремительного):
a a an . |
(26) |
КОНЕЦ
43