
- •Глава 3. Кинематика твердого тела
- •§11. Поступательное движение твердого тела
- •11.1. Основные свойства поступательного движения твердого тела
- •11.2. Свойства перемещений точек твердого тела при поступательном движении
- •§12. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси
- •1º. Структура матрицы ориентации твердого тела при его вращении вокруг неподвижной оси
- •2º. Скорости точек твердого тела
- •3º. Ускорение точек твердого тела
- •§13. Вращение твердого тела вокруг неподвижной точки
- •1º. Мгновенная ось вращения
- •2º. Подвижный и неподвижный аксоиды твердого тела
- •2.1. Подвижный аксоид и его уравнения
- •2.2. Неподвижный аксоид и его уравнения
- •2.3. Теорема Пуансо о движении аксоидов
- •3º. Скорости точек твердого тела при сферическом движении
- •4º. Ускорения точек твердого тела при сферическом движении
- •5º. Теорема Эйлера-Даламбера
2º. Скорости точек твердого тела
Здесь речь пойдет о скоростях точек твердого тела, не лежащих на оси вращения, поскольку скорости точек, лежащих на этой оси, известны — они равны нулю.
По формуле Эйлера с учетом того, что
=0,
можем записать
.
Из
этого соотношения вытекают следующие
свойства скорости
любой точки
:
ортогонален плоскости, проходящей через ось вращения и точку , так как
и (см. рис. 3.12.1).
Рис.
3.12.1
, где
, ибо ось и вектор
неподвижны в теле, а потому угол между ними остается постоянным.
Определение 2
Плоскость, ортогональная оси и проходящая через точку , называется плоскостью вращения точки .
Так
как
при любых
,
то точка
находится в одной и той же плоскости
вращения при всех
.
Уравнение этой плоскости
.
Следует иметь в виду, что каждая точка находится в своей плоскости вращения. Такое движение твердого тела иначе называется плоским движением твердого тела.
Поскольку
— это расстояние от точки
до оси вращения, и оно остается постоянным,
то точка
движется по окружности. Скорость ее
движения
совпадает по величине с круговой
скоростью.
3º. Ускорение точек твердого тела
По
формуле Ривальса ускорение
точки
можно записать в виде суммы
.
Поскольку
,
,
,
то приходим к следующему представлению
вектора
:
,
где
,
,
— вращательное ускорение точки ; оно совпадает с вращательным ускорением при круговом движении точки по окружности радиуса
вокруг точки ;
— точка пересечения плоскости вращения точки с осью вращения (см. рис. 3.12.1);
— осестремительное ускорение точки ; оно совпадает с центростремительным ускорением при круговом движении точки по окружности указанного радиуса.