Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Потеев М.И. Теоретическая механика. Динамика учеб. пособие для радиотехн. специальностей вузов

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
24.10.2023
Размер:
8.94 Mб
Скачать

МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РСФСР

ЯРОСЛАВСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (голииноП)

РЫБИНСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

М. И. П О Т Е Е В

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ

МЕХАНИКА

ДИНАМИКА

(учебное пособие для радиотехнических специальностей вузов)

Ярославль 1974

Гос. публичная 'I

научно-тс:: .■.«-■с»ая |

библиотека •. ‘С-Р

j

ЭК ЗЕМПЛЯ Р

I

С ТАЛ ЬН О ГО ЗАЛА

1

'н - з а Т& я '

 

 

 

 

 

С О Д Е Р Ж А Н И Е

 

§

I.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИНАМИКИ ...........................................

..

9

§

2.

ДИНАМИКА

МАТЕРИАЛЬНОЙ

ТОЧКИ ...............................................

 

14

 

 

п. I . Определенна

сил,

приложенных к материальной

 

 

 

точке по ее

движению ..................................................

 

14

 

 

п. 2. Определение движения материальной.точки по

 

 

 

силам, приложенным к ней

' ......................

22

 

 

п.З . Задачи, связанные с работой электронно-луче­

 

 

 

вых трубок

.......................................................................

 

 

26

 

 

п. 4. Основное уравнение динамики для неинерциаль-

 

 

 

ных систем

отсчета ...............................

 

31

 

 

п. 5. Основное уравнение динамики несвободной ма­

 

 

 

териальной

точки ..........................................................

 

35

§

3.

ВВЕДЕНИЕ^ В ДИНАМИКУ СИСТЕМЫ . .............................................

39

§

4.

ТЕОРЕМА О ДВИЖЕНИИ ЦЕНТРА МАСС

МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

42

 

 

п. I . Центр масс

механической системы и теорема о

 

 

 

его движении

............................................................

 

42

 

 

п. 2. Динамическое уравнение поступательного движе­

 

 

 

ния твердого т е л а ......................................................

 

48

 

 

п. 3. Понятие о равнодействующей совокупности сил .

49

 

 

п. 4. Поступательное движение твердого тела по

 

 

 

плоскости.

Сила

трения .............................................

 

50

§

5.

ТЕОРЕМЫ ОБ ИЗМЕНЕНИИ. КИНЕТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ МЕХАНЙ-.

 

 

 

ЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ........................

 

 

 

55

 

 

п. I .

Моменты силыотносительно центра и оси .........

55

 

 

п. 2. Теорема об изменении кинетического момента

 

 

 

механической системы относительно неподвижно­

 

 

 

го центра

.........................................................................

 

 

60

 

 

п. 3. Теорема об изменении кинетического момента

 

 

 

механической системы относительно ее центра

 

 

 

масс .................

 

 

 

63

 

 

 

' -

4 -

 

 

п.

4 .

Теорема об изменении кинетического момента

 

 

.

механической

системыотносительно оси .............

65

 

п.

5 .

Динамическое уравнение. вращения тела вокруг

 

 

 

оси ..............................................

 

68

 

п.

6 .

Вычисление моментов инерции тела относитель­

 

 

 

но оси ............................

 

70

 

и.

7 .

Об учете в динамическом уравнении вращатель­

 

 

 

ного движения тела сил тяжести. Центр тя­

 

 

 

жести ..................................................................................

 

76

 

п.

8 .

Задачи, связанные с конструированием ленто-

 

 

 

протякных механизмовмагнитофонов .....................

79

 

я.

9.

Задачи по основам механики космических

поле­

 

 

 

тов ....................................................................................

 

85

§ в .

ДИНАМИКА ГАРМОНИЧЕСКОГО ОСЦИЛЛЯТОРА ...........................

88

 

я .

I .

Гармонический осциллятор .....................................

88

 

п.

2 .

Свободные незатухающие колебания гармоничес­

 

 

 

кого осциллятора .....................................................

94

 

я.

3 .

Свободные затухающие колебания гармоническо­

 

 

 

го осциллятора .............

95

 

п.

4-

Вынужденные колебания гармонического осцил­

 

 

 

лятора в случае, когда возмущающая сила яв­

 

 

 

ляется гармонической функцией времени .............

104

 

я.

5.

Вынужденные колебания гармонического осцил­

 

 

 

лятора в случае, когда возмущающая сила яв­

 

 

 

ляется.периодической функцией времени .............

118

 

п.

6.

Задачи, связанные с работой приборов для из­

 

 

 

мерения механических и электрических величин 123

 

о. 7 . Электромеханические .аналогии ......................

133

§ 7 .

СФЕРИЧЕСКОЕ ДВИЖЕНИЕ ТЕЛА, ДВИЖЕНИЕ СВОБОДНОГО.

 

ТЕЛА И СЛУЧАЙ РАВНОВЕСИЯ ...................................................

140

 

п. I . Кинетический

момент твердого тела, совершаю­

 

 

 

щего сферическое движение, относительно

цент-

 

 

. ра вращения ................................................................

 

140

 

я.

2,

Главные оси инерции твердого тела ..................

142

 

я.

3.

Динамические

уравнения сферического движения

 

 

.

твердого тела

.............................................................

148

 

п. 4 . Динамические

уравнения движения свободного

 

 

 

твердого тела

..............................................................

150

5

 

 

а.

5,

Уравнения равновесия твердого

тела

. . . .

153

 

 

п. 6. Задачи на равновесие твердого тела

. . . .

155

§

8.

ТЕОРЕМА ОБ ИЗМЕНЕНИИ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ МЕ­

 

 

 

ХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ......................................................

 

 

161

 

 

д. I . Кинетическая энергия ...................................

 

 

161

 

 

п. 2. Работа силы ......................................................

 

 

162

 

 

д.

3.

Теорема

об изменении кинетической

энер­

 

 

 

 

 

гии механической системы ..........................

 

 

168

§

9.

УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В

 

 

 

ОБОБЩЕННЫХ КООРДИНАТАХ ...........................................

 

 

172

 

 

п.

I .

Возможные перемещения механической сис­

 

 

 

 

 

темы и идеальные связи ................................

 

 

173

 

 

п. 2. Обобщенные координаты ...................................

 

 

176

 

 

п. 3. Обобщенные силы .............................................

 

 

180

 

 

п. 4. Уравнения Лагранжа .........................................

 

 

181

 

 

п.

5.

Порядок

решения задач с помощью уравне ­

 

 

 

 

 

ний Лагранжа ....................................................

 

 

184

 

 

д.

6.

Задачи по основам механики космических

 

 

 

 

 

полетов

 

 

185

 

 

п. 7. Задачи,

связанные с работой реле вре ­

 

 

 

 

 

мени

 

 

192

§

10.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА РАДИОЭЛЕКТРОННУЮ

 

 

 

АППАРАТУРУ ............. .

 

 

198

 

 

п.1 . Понятие ................................о напряжениях

 

 

199

 

 

п.

2.

Виды механических воздействий.и их основ­

 

 

 

 

 

ные характеристики .........................................

 

 

205

 

 

п.

3. Амортизация радиоаппаратуры. Поступа­

 

 

 

 

 

тельное движение амортизированного бло­

 

 

 

 

 

ка .....................

 

 

213

 

 

п.

4. Амортизация радиоаппаратуры. Произволь­

 

 

 

 

 

ное движение амортизированного

бло-

 

 

 

 

'

ка .........................................................................

 

 

220

- 6 -

к. о. О вычислении полокения центра

тякести

 

и осевых моментов инерции блоков рацио-

 

аппаратуры ........................................................

 

227

п. в.

Об испытаниях радиоаппаратуры

в

условиях

 

механических воздействий ...................

 

233

п. 7.

Задачи, связанные с испытаниями радио­

 

аппаратуры в условиях, механических воз­

 

действий .....................

 

237

НИТКРАГУРА

...............................................................................

 

249

ПРЕДИСЛОВИЕ

Предлагаемая работа является второй частью пособия по тео­ ретической механике для радиотехнических специальностей вузов.

В первой

части [25] излагаются основы кинематики, во второй

- основы

динамики.

Динамика является частью теоретической механики, в которой цвикения тел изучаются в связи с причинами, вызывающими эти движения или влияющими на них. Основными понятиями динамики яв­ ляются масса, сила, момент силы, количество двивения, кинети­ ческая энергия, работа, мощность. Уравнения динамики устанавли­ вают связь мекцу динамическими н кинематическими характеристи­ ками механического цвикения.

Динамические задачи в радиотехнике встречаются, например, при конструировании механизмов настройки и управления радиоап­ паратуры, при создании электронно-лучевых трубок, используемых в телевизорах и осциллографах и т.п . С помощью динамики рас­ сматриваются вопросы защиты радиоаппаратуры от влияния механи­ ческих воздействий (вибраций, ударов и больших ускорений объектов).

В данном пособии излокены основы динамики материальной точ­ ки и механической системы. Из методов динамики системы сооб­ щаются общие теоремы и урйзнения Дагранка второго рода. Даны основные сведения о свободных и вынужденных колебаниях гармони­ ческого осциллятора. Затронут вопрос об электромеханических аналогиях. Описаны механические воздействия на радиоаппаратуру, методы защиты ее от этих воздействий и методы испытаний. Форму­ лируется ряд задач, связанных с работой и конструированием ра­ диотехнических, электронных, электроизмерительных и некоторых других приборов и устройств. Одни задачи сопровождаются приме-

- 8 -

paio решений, другие предлагаются для самостоятельного обду­ мывания. В конце книги приводится список основной литературы,

попользованной

при написании пособия и, в частности, при со­

ставлении задач.

 

По замыслу

автора,

пособие цолкно слукить дополнением к

известным курсам по теоретической механике (например, [ 7 , I I ,

28, 32, 3 3 ] ) .

Оно ни в

какой степени не претендует на полно­

ту изложения динамики и содержит лишь иллюстрации использова­ ния некоторых положений теоретической механики в приборострое-_

НИИ.

Автор сердечно благодарит всех, кто оказал помощь в оозда-_ нии пособия. Подробно ознакомились с предварительным вариантов и высказали ряд существенных замечаний и советов профессора Ишкова А .Г ., Поляхов Н.Н., доценты Львович А.Ю., Шимкович А.А.^ Пособие обоукцалооь на кафедрах теоретической механики МАИ и РАШ. Постоянное внимание работе уделял профеооор А.А.Яблон­ овой. По большинству вопросов, затронутых в пособии, автор неоднократно беседовал с канд.техн.наук Потеевой Л.С.

§I. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИНАМИКИ

Вдинамике устанавливаются зависимости между кинематичес­ кими характеристиками движений тел и причинами, которые вызы­ вают эта движения или влияют на них.

Динамика имеет аксиоматическое построение. Эго означает, что все соотношения, связывающие кинематические параметры дви­ жений тел с причинам движений, выводятся из ряда аксиом. По­ следние представляют собой недоказуемые, но подтверждаемые опы­ тами положения, которые принимаются в какой-либо теории за ис­ ходные.

Динамика строится на четырех аксиомах. Первое системати­ ческое изложение аксиом динамики (а такие связанных с ними оп­

ределений) дано И.Ньютоном в сочинении "Математические начала натуральной философии". Впервые оно было опубликовано в 1687

году. Имеется русский перевод

указанного сочинения. Этот пере­

вод выполнен академиком А.Н.Крыловым и напечатан з УП томе

собрания его трудоз.

 

Сформулируем аксиомы динамики и определения, связанные с

ними, в следующем вице*

 

Матеркальное

тело, размеры

которого так малы, что различи­

ем в дзикении его

частиц мокно

пренебречь, называется мате­

риальной точкой. Материальными точками могут считаться как бес­

конечно малые

частицы твердых и упругих тел, частицы жидкостей

и газо в , так

и тела сравнительно

больших размеров.

 

П е р в а я

а к с и о м а

(.аксиома

существования

инер­

циальных систем отсчета). В окружающем нас

пространстве

сущест­

вуют такие системы отсчета, относительно которых материальная точка, удаленная от всех других тел на бесконечно большое рас­ стояние, либо покоится, либо двинется равномерно и прямолиней­ но из любого начального половения при любом направлении началь­ ной скорости.

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ