рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Раздел Механика
/
Вращение абсолютно твёрдого тела вокруг неподвижной оси

Реферат Курсовая Конспект

Выберите учебное заведение

Вращение абсолютно твёрдого тела вокруг неподвижной оси

Вращение абсолютно твёрдого тела вокруг неподвижной оси - раздел Механика, Механика – наука о движении и равновесии тел Закрепим Две Точки Атт:...

Закрепим две точки АТТ:. Рассмотрим, как будут двигаться все точки твёрдого тела и научимся определять скорости и ускорения этих точек. Ясно, что точки твёрдого тела, лежащие на прямой, проходящей через две закреплённые точки, двигаться не будут: эту прямую называют неподвижной осью вращения. Движение твёрдого тела, при котором по крайней мере две его точки неподвижны, называют вращением АТТ вокруг неподвижной оси.

Ясно, что точки не лежащие на оси вращения описывают окружности, центры которых лежат на оси вращения. Плоскости, в которых лежат такие окружности, перпендикулярны оси вращения. Следовательно: нам известны траектории всех точек тела. Это позволяет приступить к нахождению скорости любой точки твёрдого тела.

При естественном способе задания движения точки:

(1.32)

Выберем неподвижную систему отсчёта, ось 0Z которой совпадает с осью вращения. Угол между неподвижной плоскостью X0Z, проходящей через ось вращения и плоскостью, жёстко связанной с твёрдым телом и проходящей через ось вращения, обозначим через. В начальный момент времени . Рассмотрим движение точки М по окружности радиуса R.

; ; .

Продифференцируем по времени полученное уравнения, учитывая, что величины R, S₀и являются постоянными:

(1.33)

Подставив (1.33) в (1.32) получим:

(1.34)

Эта формула неудобна, потому что сюда входит единичный вектор , который зависит от положения точки. Мы привыкли положение точки задавать радиус-вектором . Он должен входить в формулу для скорости. Для этого проведём следующие преобразования:

используя, что , перепишем соотношение (1.34) в виде

(1.35)

Обозначим:

– не зависит от выбора рассматриваемой точки М; (1.36)

– вектор, проведенный из центра окружности к точке М. (1.37)

Ясно, что модуль равен радиусу окружности.

Подставим (1.36) и (1.37) в (1.35):

(1.38)

Докажем, что (1.39)

Направлениясовпадают с направлением единичного вектора касания .

Следовательно: тождество (1.39) справедливо. Осуществив замену (1.39) уравнение (1.38) запишем в виде:

– линейная скорость точки М. (1.40)

– угловая скорость. (1.41)

Угловая скорость – величина одинаковая для всех точек твердого тела.

Линейная скорость любой точки твёрдого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, равна векторному произведению угловой скорости АТТ на радиус-вектор, проведённый из произвольной точки оси вращения, разложим по ортам:

. (1.42)

Сравнивая (1.42) и (1.41) получим:

;

модуль

Модуль угловой скорости связан с частотой вращения абсолютно твердого тела:

При вращении тела его угловая скорость может изменяться, необходимо уметь определить угловую скорость тела в любой момент времени. Для этого введена величина, которая характеризует изменение угловой скорости с течением времени. Эту величину называют угловым ускорением.

Дадим определение углового ускорения.

Пусть в момент времени t угловая скорость . А в момент времени t+∆t угловая скорость равна . Составим отношение изменения угловой скорости к промежутку времени, в течение которого это изменение происходит, и найдём предел этого отношения при ∆t → 0. В механике этот предел называют угловым ускорением тела и обозначают поэтому:. Угловое ускорение – величина одинаковая для всех точек твердого тела. Единицей измерения углового ускорения является .

Используя (1.40) определим линейное ускорение точки М:

Для углового ускорения, его проекции на ось 0Z, модуля углового ускорения справедливы соотношения:

(1.43)

Перепишем выражение для ускорения точки:

(1.44)

Тангенциальное ускорение любой точки твёрдого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, равно векторному произведению углового ускорения тела на радиус – вектор этой точки, проведённой из произвольной точки оси вращения.

Развернуть

Открыть в широком формате

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Механика – наука о движении и равновесии тел

Основные понятия механики модели... Материальная точка геометрическая точка снабж нная массой имеющая... Системой отсчета называют тело отсчета жестко связанную с ним систему координат и часы...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Вращение абсолютно твёрдого тела вокруг неподвижной оси

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Механика – наука о движении и равновесии тел.
Под механическим движением понимают изменение положения материальных тел в пространстве с течением времени. Знать движение тела–

Абсолютно твёрдое тело – тело, расстояния между любыми точками которого, в процессе движения остаётся неизменным.
Пространство описывается Евклидовой геометрией. Наиболее важные свойства пространства: - однородность (одинаковые свойства пространства в различных его областях);

Скорость точки и ее нахождение при различных способах движения точки
Важным параметром, характеризующим движение, является скорость перемещения точки. Для определения этого понятия рассмотрим движение точки, заданное векторным уравнением:

Частные случаи движения точки
РАВНОМЕРНОЕ ПРЯМОЛИНЕЙНОЕ ДВИЖЕНИЕ Равномерное прямолинейное движение математически задается уравнениемНайде

Сложное движение точки
О движении тела судят по движению каждой его точки. Ранее мы рассматривали движение точки в некоторой системе координат, которая условно принималась за неподвижную. Однако на практике приходиться р

Поступательное движение твёрдого тела
Рассмотрим вначале простые случаи движения – поступательное движение твёрдого тела и вращение твёрдого тела.

Вращение твёрдого тела с постоянным угловым ускорением
Посмотрим, как при этом движении запишется кинематическое уравнение движения тела. Вначале получим формулу, по которой в данном случае можно найти угловую скорость тела. Направим ось 0Z вдол

Общий случай движения твёрдого тела
Покажем, что любое движение твёрдого тела можно представить как сумму двух его движений: поступательного и вращательного. Пусть тело движется произвольным образом. Выделим

КИНЕТИКА
При изучении кинематики движения тел считалось заданным, и нас не интересовали причины возникновения или вызывающие изменение движения. Перейдём теперь к изучению причин, определяющих механическое

Материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока какая-нибудь сила не изменит этого состояния.
Эта аксиома устанавливает, что для движения с постоянной по величине и направлению скоростью не требуется никаких сил. Этим вопрос о законе инерции не исчерпывается. Закон этот говорит о покое или

Механический принцип относительности
Уравнение, выражающее основной закон динамики отчётливо показывает, что этот закон не может быть справедлив в любой с

ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ
Опираясь на аксиомы механики, динамика разрабатывает главным образом следствия из второй аксиомы, которую поэтому называют основным законом динамики. Основной закон динамики сформулирован для одной

Характеристика сил
Сила в общем случае зависит от времени, положения точки и скорости: Однако в ряде практических слу

И законы сохранения
Общие теоремы динамики материальной точки есть логическое следствие основного закона динамики материальных тел: . Общ

Работа силы. Мощность
Пусть некоторая сила действует на мат

Теорема об изменении кинетической энергии.
Рассмотрим движение точки под действием силы . Динамическое уравнение движения материальной точки запишем в виде:

Закон сохранения импульса системы.
Рассмотрим вначале систему, состоящую из n материальных точек, каждая из которых взаимодействует с любой другой. Кроме того, на материальные точки системы могут действовать материальные точк

Теорема о движении центра масс
Центром масс или центром инерции системы, состоящей из n материальных точек, называется геометрическая точка, положение которой определяется радиус-вектором

Закон сохранения момента импульса механической системы.
Рассмотрим вначале систему, состоящую из n материальных точек. Запишем основной закон динамики для каждой точки:

Закон сохранения полной механической энергии системы.
Запишем основной закон динамики для каждой точки: , k = 1, 2, 3 ,…, n. Умножим скалярно это уравнение н

ДИНАМИКА АБСОЛЮТНО ТВЁРДОГО ТЕЛА.
Произвольное движение твердого тела можно описать с помощью двух теорем – теоремы об изменении момента импульса относительного центра масс и теоремы о движении центра масс.

Динамика поступательного движения твердого тела.
При поступательном движении все точки твёрдого тела движутся одинаково, поэтому достаточно узнать, как будет двигатьс

Динамика вращения твердого тела вокруг неподвижной оси.
КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ ТВЁРДОГО ТЕЛА Вначале найдём выражение для кинетической энергии материальной точки, вращающейся с угловой скоростью

Основное уравнение динамики вращательного движения
Пусть твёрдое тело вращается вокруг неподвижной оси, совпадающей с осью 0Z. На тело действует активная сила