Общий случай движения механической системы

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 17Следующая ⇒

Вычислим главный вектор сил инерции механической системы. Учитывая определение и способ вычисления количества движения механической системы (4.15) и (4.16), получаем:

                              ,

где – масса механической системы; – ускорение её центра масс.

Вычислим главный момент сил инерции механической системы относительно некоторого неподвижного центра . Учитывая определение кинетического момента механической системы, получаем:

Таким образом,

                                                                (6.6)

Поступательное движение твёрдого тела

В этом случае система сил инерции образует систему параллельных сил. Эта система сил имеет равнодействующую, приложенную в центре масс тела и равную главному вектору сил инерции

.

Вращение твёрдого тела вокруг неподвижной оси, проходящей через центр масс перпендикулярно плоскости материальной симметрии

Силы инерции образуют систему пар сил, которая эквивалентна одной паре сил с моментом

Плоское движение твёрдого тела, имеющего плоскость материальной симметрии

Если ось  перпендикулярна плоскости материальной симметрии, совпадающей с плоскостью движения , то система сил инерции материальных точек абсолютно твёрдого тела представлена одной силой инерции , приложенной в центре масс тела и равной главному вектору сил инерции и одной парой сил с моментом , направленным противоположно вектору .

ЭЛЕМЕНТЫ АНАЛИТИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ

.

Классификация связей

Основная идея, положенная в основу подхода к решению задач в аналитической механике, состоит в том, чтобы разделить задачу определения закона движения механической системы и задачу определения неизвестных реакций связей. Для этого необходимо получить дифференциальные уравнения движения механической системы в виде, не содержащем реакций связей.

 Механическая система называется свободной, если ее точки могут занимать любые положения в пространстве, а их скорости могут принимать любые значения. В противном случае система называется несвободной. Очевидно, для несвободной системы должны быть заданы ограничения, налагаемые на координаты и скорости точек системы. Эти ограничения называют связями. Они могут быть записаны в виде уравнений или неравенств, связывающих время, координаты и скорости точек системы. Конструктивно связи реализуются в виде шарниров, поверхностей, стержней, нитей и т.п.

Если механическая система может покинуть связь, то такая связь называется неудерживающей; в противном случае – удерживающей. На Рис. 7.1 изображен шарик, привязанный к концу нерастяжимой нити, Такой шарик при натянутой нити движется по сфере радиуса , но может уйти и внутрь этой сферы. При этом нить не натянута (как– бы отсутствует). Это пример неудерживающей связи в отличие от случая, изображенного на Рис. 7.2, где такой же шарик находится на конце нерастяжимого стержня. Удерживающие связи записываются в виде уравнений, а неудерживающие – в виде неравенств, связывающих координаты точек системы.

Рис. 7.1		Рис. 7.2		Рис. 7.3

Рассмотренные в этих двух примерах связи являются стационарными, в отличие от случая, изображенного на Рис. 7.3, где в качестве опоры используется телескопический стержень, длина которого может изменяться со временем. Итак, если вид связи не изменяется со временем, связь называется стационарной; в противном случае – нестационарной. В уравнения (неравенства) стационарных связей время не входит явным образом.

   В дальнейшем будем рассматривать только голономные удерживающие стационарные  и нестационарные связи. Если же на систему наложены неудерживающие связи, то решение задачи можно разбить на ряд временных интервалов, на одних из которых связь действует как удерживающая (на Рис. 7.1 нить натянута), а на других как бы отсутствует (нить не натянута).

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры