![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Физические основы механики
- •1. Кинематика поступательного движения
- •1. Основные понятия кинематики
- •2. Скорость
- •3. Ускорение
- •4. Уравнения равнопеременного движения
- •5. Стандартный график движения поезда
- •2. Силы в механике
- •1. Сила тяжести и вес тела
- •2. Силы трения покоя и скольжения
- •3. Аэродинамические силы
- •4. Сила упругости
- •3. Силы в транспорте
- •1. Сила тяги локомотива
- •2. Зависимость силы тяги от скорости
- •3. Сила трения качения
- •4. Сила торможения
- •4. Динамика поступательного движения
- •1. Законы Ньютона
- •2. Движение поезда в режиме постоянной силы тяги
- •3. Движение поезда в режиме постоянной мощности
- •4. Движение поезда при торможении и выбеге
- •5. Неинерциальные системы отсчета
- •Силы инерции
- •2. Движение вагона на повороте
- •3. Опрокидывание вагона на повороте.
- •4. Силы в автосцепках вагонов
- •6. Статика
- •1. Условие равновесия тел
- •2. Сила давления вагона на рельсы
- •3. Стоянка поезда на спуске
- •4. Балластировка локомотива
- •7. Законы сохранения в механике
- •1. Закон сохранения импульса
- •2. Работа
- •3. Кинетическая энергия
- •4. Потенциальная энергия
- •5. Закон сохранения энергии
- •8. Соударение тел
- •1. Явление удара
- •2. Соударение тел
- •3. Сцепление вагонов
- •Параметры кинематики вращательного движения
- •2. Момент силы
- •3. Основной закон динамики вращательного движения
- •4. Расчет момента инерции некоторых тел
- •10. Динамика плоского движения тел
- •1. Движение центра масс
- •1. Плоское движение твердых тел
- •3. Теорема Штейнера
- •4. Ускорение при скатывании вагона
- •11. Кинетическая энергия вращателього
- •1. Кинетическая энергия вращательного движения
- •2. Кинетическая энергия при плоском движении тела
- •3. Скатывание вагона с сортировочной горки
- •4. Аккумулирование энергии маховиком
- •12. Закон сохранения момента импульса
- •1. Момент импульса
- •2. Закон сохранения момента импульс для одного тела
- •3. Закон сохранения момента импульса для системы тел
- •4. Гироскоп
- •13. Релятивистская механика
- •1. Постулаты сто
- •2. Преобразования Лоренца
- •3. Следствия преобразований Лоренца
- •3. Основы релятивистской механики
- •4. Радиолокационный скоростемер.
- •14. Механические колебания
- •1. Уравнение гармонических колебаний.
- •2. Пружинный маятник
- •3. Физический маятник
- •4. Галопирующие колебания вагона
- •15. Затухающие колебания
- •1. Уравнение затухающих колебаний
- •2. Параметры затухания колебаний
- •3. Амортизаторы вагона
- •4. Рессорное подвешивание вагона
- •16. Вынужденные колебания
- •1. Уравнение вынужденных колебаний
- •2. Вибрация электродвигателя
- •17. Волны в упругих средах
- •1. Уравнение волны.
- •2. Интерференция волн
- •3. Скорость распространения упругих волн
- •4. Колебания контактного провода
- •1. Кинематика поступательного движения…………………… …………...………7
11. Кинетическая энергия вращателього
ДВИЖЕНИЯ
1. Кинетическая энергия вращательного движения
Выведем формулу
кинетической энергии вращательного
движения. Пусть тело вращается с угловой
скоростью ω
относительно
неподвижной оси. Любая небольшая частица
тела совершает поступательное движение
по окружности со скоростью
,
где ri
– расстояние
до оси вращения, радиус орбиты.
Кинетическая энергия частицы
массы mi
равна
.
Полная кинетическая энергия системы
частиц равна сумме их кинетических
энергий. Просуммируем формулы кинетической
энергии частиц тела и вынесем за знак
суммы половину квадрата угловой скорости,
которая одинакова для всех частиц,
.
Сумма произведений масс частиц на
квадраты их расстояний до оси вращения
является моментом инерции тела
относительно оси вращения
.
Итак,
кинетическая
энергия тела, вращающегося относительно
неподвижной оси, равна половине
произведения момента инерции тела
относительно оси на квадрат угловой
скорости вращения:
. (11.1)
С помощью вращающихся тел можно запасать механическую энергию. Такие тела называются маховиками. Обычно это тела вращения. Известно с древности применение маховиков в гончарном круге. В двигателях внутреннего сгорания во время рабочего хода поршень сообщает механическую энергию маховику, который затем три последующих такта совершает работу по вращению вала двигателя. В штампах и прессах маховик приводится во вращение сравнительно маломощным электродвигателем, накапливает механическую энергию почти в течение полного оборота и в кратковременный момент удара отдает ее на работу штампования.
Известны многочисленные попытки применения вращающихся маховиков для привода в движение транспортных средств: легковых автомобилей, автобусов. Их называют махомобили, гировозы. Таких экспериментальных машин было создано немало. Было бы перспективно применять маховики для аккумулирования энергии при торможении электропоездов с целью использования накопленной энергии при последующем разгоне. Известно, что маховичный накопитель энергии используется на поездах метрополитена Нью-Йорка.
2. Кинетическая энергия при плоском движении тела
П
ри
плоском движении тела траектории точек
тела расположены в параллельных
плоскостях Плоское движение можно
представить двумя способами. Либо как
только вращение относительно мгновенной
оси. Это линия, скорости точек которой
в данное мгновение равны нулю. Тогда
кинетическую энергию плоского движения
можно записать как энергию вращательного
движения
. (11.2)
Либо плоское
движение можно представить как сумму
поступательного движения тела со
скоростью центра масс и вращательного
движения относительно оси, проходящей
через центр масс. По теореме Штейнера
.
Подставив момент инерции в формулу
кинетической энергии с учетом V=ω∙a,
получим
. (11.3)
Кинетическую энергию тела, совершающего плоское движение, можно представить как сумму кинетической энергии поступательного движения со скоростью центра масс и энергии вращательного движения относительно оси, проходящей через центр масс.