
- •Глава 4. Сложное движение
- •§3. Сложное движение твердого тела
- •3º. Угловая скорость и угловое ускорение твердого тела в переносном и относительном движениях
- •3.1. Понятия переносной угловой скорости и переносного углового ускорения в сложном движении твердого тела
- •3.2. Понятия относительной угловой скорости и относительного углового ускорения в сложном движении твердого тела
- •3.3. Формулы Эйлера для переносной и относительной угловой скорости
- •4º. Скорости точек твердого тела в сложном движении. Теорема о сложении угловых скоростей
- •4.1. Формула для скоростей точек твердого тела в сложном движении
- •4.2. Теорема о сложении угловых скоростей
- •§4. Кинематические уравнения Эйлера
- •1º. Связь углов Эйлера и их производных
- •1.1.Векторное кинематическое уравнение Эйлера
- •1.2. Вывод векторного кинематического уравнения Эйлера
- •1.3. Связь углов Эйлера и их производных (кинематические уравнения Эйлера)
- •2º. Общая схема построения кинематических уравнений Эйлера
- •2.1. Общая схема построения уравнений Эйлера
- •2.2. Кинематические уравнения Эйлера для самолетных углов
- •§5. Задача Дарбу. Кинематические уравнения Пуассона
- •1º. Задача Дарбу
- •1.1. Постановка задачи Дарбу
- •1.2. Предварительный анализ постановки задачи
- •2º. Кинематические уравнения Пуассона
- •2.1. Вывод кинематических уравнений Пуассона
- •2.2. Матричная форма кинематических уравнений Пуассона
- •3º. Решение задачи Дарбу
- •3.1. Дифференциальное уравнение Пуассона для матрицы ориентации
- •3.2. Свойства решений уравнений Пуассона
- •3.3. Алгоритм построения решения задачи Дарбу
3.3. Алгоритм построения решения задачи Дарбу
Из доказанных свойств 1,2,3 вытекает следующий алгоритм построения решения задачи Дарбу.
Для построения матрицы ориентации твердого тела достаточно получить два взаимно ортогональных решения и уравнения (4.5.10):
, (4.5.10)
или уравнения (4.5.5):
, (4.5.5)
удовлетворяющих условиям
.
Действительно,
построим
решение
уравнения (4.5.5) с начальными условиями,
совпадающими в момент времени
с направляющими косинусами вектора
абсолютной системы координат относительно
связанных осей.
Очевидно, такое решение будет определять положение вектора в связанной системе в любой момент времени .
Другими словами, компоненты решения будут являться элементами первой строки матрицы в любой момент времени .
Затем возьмем в качестве начальных условий в момент направляющие косинусы вектора абсолютной системы координат в связанной системе.
По ним построим решение уравнения (4.5.5).
Компоненты этого решения будут давать положение вектора в связанной системе в любой момент времени и совпадать с элементами второй строки матрицы .
В силу свойства 2 решений уравнения (4.5.5) вектор , определяемый по векторам и согласно формуле
, (4.5.13)
является ее решением.
Иначе
говоря, компоненты
вектора
при любых
будут совпадать с элементами третьей
строки матрицы ориентации
.
В (4.5.13) векторы и строятся через решения и уравнения (4.5.5) по формуле (4.5.9).
В итоге, после проведения описанных действий, получаем решение матричного уравнения Пуассона (4.5.7)
(4.5.7)
в
виде матрицы
:
.
Здесь и — решения уравнения (4.5.5) с указанными выше начальными условиями.
Если
компоненты столбца
обозначим
,
,
а столбца
—
,
,
то элементы третьего столбца матрицы
(их обозначим
,
)
связаны с ними следующими соотношениями:
,
,
.
Если начальные условия в задаче Дарбу задаются через значения углов ориентации, то для построения решения по описанному алгоритму необходимо:
предварительно вычислить матрицу ориентации в заданный момент времени по формулам связи элементов этой матрицы с углами ориентации, подставив в них заданные начальные значения углов;
использовать вычисленные элементы первой и второй строки матрицы ориентации в качестве начальных условий для построения решений и .