Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Все лекции / Тема 1 Кинематика.ppt
Скачиваний:
187
Добавлен:
15.06.2014
Размер:
880.64 Кб
Скачать
Кроме угловых величин: углового перемещения, угловой скорости и углового ускорения движение каждой точки вращающегося твердого тела характеризуют линейные величины:
линейное перемещение dr , линейный путь dS,

1.5.Взаимосвязь угловых и линейных величин

линейная скорость

v

,

тангенциальное

a τ

,

нормальное

an

и

 

 

полное a

линейные ускорения.

Пусть за время dt произвольная точка твердого тела А

переместится на

dr

, пройдя путь dS. При этом

радиус - вектор точки повернется на угол

 

d .

Тогда

 

d

 

 

 

 

 

 

dS d r

 

 

 

 

 

 

d

 

 

В векторном виде:

 

r+dr

dr

 

dr d r

 

r

dS

 

 

 

 

 

 

 

Направление dr

перпендикулярно к r и к

d .

r

Если смотреть с конца dr , то поворот от

d к

происходит против часовой стрелки.

 

 

Модуль вектора

dr равен

 

 

dr dS d r

d

d

r+dr

 

 

r

dr

dS

 

 

 

 

Направления векторов

Вектор элементарного перемещения:

dr d r

 

Разделим это соотношение на dt:

 

 

 

 

 

dr

d

 

 

 

 

 

 

 

dt

dt

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учтём, что

dr

 

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получим

dt

v

 

dt

ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v r

.

Линейная скорость данной точки твёрдого тела равна векторному произведению угловой скорости на радиус - вектор точки.

Если смотреть с конца вектора

v , то поворот от

ω к

r происходит против часовой стрелки.

 

 

 

 

 

 

 

V

 

r

an

 

 

 

 

Формула, связывающая между собой модули

 

мгновенных линейной и угловой скоростей:

 

V = ∙r sin90 = r

 

Продифференцируем выражения для v по времени:

 

 

 

dv

d

 

dr

 

 

 

 

 

 

dt

( dt

r) ( dt )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dv

 

 

 

 

 

 

 

 

Учтём, что

dt

a– линейное ускорение,

dt

ε

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– угловое ускорение,

dt

v

dr

- линейная скорость.

Получим

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a ( r) ( v)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и сравним

a a τ a n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Первый вектор в правой части - тангенциальное ускорение.

Он характеризует изменение модуля линейной

скорости.

aτ r

Тангенциальное ускорение направлено по касательной к окружности.

Модуль тангенциального ускорения равен:

а = ∙ r ∙ sin 90 = ∙ r

Второй вектор в правой части равенства – нормальное

ускорение.

an v

Оно направлено к центру окружности.

Оно характеризует изменение направления линейной скорости.

Модуль нормального ускорения равен

a n = ∙ v ∙ sin 90 = ∙ v = V2/r