<<
>>

§ 7. Ускорения точек тела, вращающегося вокруг неподвижной оси

Так как в рассматриваемом случае движение точки задано естест­венным способом, то полное ускорение точки можно вычислить, как векторную сумму касательного ωτ и нормального ωn ускорений (см.
глава I, § 16). Выразим эти ускорения через кинематические характеристики вращательного движения тела, т. е; через ω и ε. Имеем ωn= ωτ=s, откуда, на основании формул (11.66) и (11.67), или ωn = R ω2 и ωτ = s== Rφ, или ωτ = Rε. Следовательно, нормальное ускорение точки тела при вращении его вокруг неподвижной оси равно произведению радиуса вращения на квадрат угловой скорости. Касательное ускорение равно произведе­нию радиуса вращения на угловое ускорение. Нормальное ускорение направлено по радиусу вращения к центру вращения (рис. 51, а). Касательное ускорение направлено по касательной к траектории в сторону вращения, если движение ускоренное (ε > 0), и в сторо­ну, противоположную вращению, если движение замедленное, т. е. ε< 0 (рис. 51, б, в). Модуль полного ускорения точки найдем по формуле (11.44), т. е. или Направление полного ускорения определим по тангенсу уг­ла α, который полное ускорение образует с нормальным ускоре­нием (рис. 52). Получим tgα= или tgα= Пример.
Маховик вращается согласно уравнению φ = 2t2. Определить скорость, касательное, нормальное и полное ускорения точки на ободе махо­вика в момент t = 10с, если R = 1,2 м. Величину линейной скорости определим по формуле υ =Rω. Имеем ω= φ = 4t рад/с, ε = φ = 4 рад/с2, следовательно, υ = 1,2 • 4t = 4,8t м/с. В момент t = 10с υ= 48 м/с. Касательное ускорение ωт = Rε = 1,2 • 4 = 4,8 м/с2 = const нормальное ускорение ωn = Rω2 = 1,2 • 16t2 = 19.2t2. При t =10 с ωn = 1920 м/с2. Полное ускорение ω==1920.6 м/с2

СЛОЖНЫЕ ДВИЖЕНИЯ ТОЧКИ

§ 1. Абсолютное, относительное и переносное движения точки В ряде случаев приходится рассматривать движение точки по отношению к системе координат О1ξηζ, которая, в свою очередь, движется по отношению к другой системе координат Охуz условно принятой в качестве неподвижной. В механике каждую из указан­ных систем координат связывают с некоторым телом. Например, рас­смотрим качение без скольжения колеса вагона по рель­су. С рельсом свяжем неподвижную систему координат Аху, а подвижную систему Oξη свяжем с центром колеса и предположим, что она движется поступательно. Движе­ние точки на ободе колеса является составным или сложным. Введем следующие определения: 1. Движение точки относительно системы координат Охуz (рис. 53) называется абсолютным. 2. Движение точки относительно подвижной системы координат O1ξηζ называется населенным. 3. Переносным движением точки называют движение той точки тела, связанного с подвижной системой координат О1 ξηζ, относи­тельно неподвижной системы координат, с которой в данный момент совпадает рассматриваемая движущаяся точка. Таким образом, переносное движение вызвано движением под­вижной системы координат по отношению к неподвижной. В приве­денном примере с колесом переносное движение точки обода колеса обусловлено поступательным движением системы координат О1 ξηζ по отношению к неподвижной системе координат Аху.

Уравнения абсолютного движения точки получим, выразив коор­динаты точки х, у,z как функции времени: х=х(t), у = у(t), z = z(t). Уравнения относительного движения точки имеют вид ξ = ξ (t), η = η (t), ζ = ζ (t). В параметрической форме уравнения (11.76) выражают уравне­ния абсолютной траектории, а уравнения (11.77) — соответственно уравнения относительной траектории.

Различают также абсолютную, переносную и от­носительную скорость и соответственно абсолютное, переносное и относительное ускорения точки. Абсо­лютную скорость обозначают υa, относительную — υr, переносную — υе Соответственно ускорения обознача­ют: ωа, ωr и ωе. Основной задачей кинематики сложного движения точки является установление зависимости между скоростями и ускорениями точки в двух системах координат: неподвижной и под­вижной. Для доказательства теорем о сложении скоростей и ускоре­ний в сложном движении точки введем понятие о локальной или относительной производной.

<< | >>
Источник: Лекции по теоретической механике. 2016

Еще по теме § 7. Ускорения точек тела, вращающегося вокруг неподвижной оси:

  1. Глава II. Способы обогащения нашего королевства и увеличения количества денег в стране