К2.0	К2.1
К2.2	К2.3
К2.4	К2.5
К2.6	К2.7

К2.8

К2.9

Таблица К2

№	Для всех рисунков	Для рис. К2.0 – К2.4		Для рис. К2.5 – К2.9
		см
0		12
1		16
2		10
3		16
4		8
5		20
6		12

7		8
8		10
9		20

на пластине в момент времени с, и изобразить точку именно в этом положении (а не в произвольном, показанном на рисунках к задаче).

В случаях, относящихся к рис. К2.5 – К2.9 , при решении задачи не подставлять числового значения R, пока не будут определены положение точки М в момент времени с и угол между радиусами СМ и СА в этот момент.

Рассмотрим два примера решения этой задачи.

Пример К2а. Пластина ОЕАВ₁D (ОЕ = ОD, рис. К2а) (ОЕ = ОД, рис. К2а) вращается вокруг оси, проходящей через точку О перпендикулярно плоскости пластины, по закону (положительное направление отсчета угла показано на рис. К2а дуговой стрелкой). По дуге окружности радиуса R движется точка В по закону (положительное направление отсчета s – от А к В).

Д а н о: R=0,5 м, ( - в радианах, s – в метрах, t – в секундах).

О п р е д е л и т ь: и в момент времени с.

Решение. Рассмотрим движение точки В как сложное, считая ее движение по дуге окружности относительным, а вращение пластины - переносным движением. Тогда абсолютная скорость и абсолютное ускорение точки найдутся по формулам:

, (1)

где, в свою очередь,

О пределим все, входящие в равенства (1) величины.

Рис. К2а

1. О т н о с и т е л ь н о е д в и ж е н и е. Это движение происходит по

закону

. (2)

Сначала установим, где будет находиться точка В на дуге окружности в момент времени . Пологая в уравнении (2) с, получим

Тогда

Знак минус свидетельствует о том, что точка В в момент с находится справа от точки А. Изображаем ее на рис. К2а в этом положении (точка В₁).

Теперь находим числовые значения :

,

где - радиус кривизны относительной траектории, равный радиусу окружности R. Для момента с, учитывая, что R = 0,5 м, получим

м/c,

м/c², м/с². (3)

Знаки показывают, что вектор направлен в сторону положительного отсчета расстояния а вектор - в противоположную сторону; вектор направлен к центру С окружности. Изображаем все эти векторы на рис. К2а.

2. П е р е н о с н о е д в и ж е н и е. Это движение (вращение) происходит по закону Найдем сначала угловую скорость и угловое ускорение переносного вращения:

и при с

с^-1, с^-1. (4)

Знаки указывают, что в момент с направления и противоположны направлению положительного отсчета угла ; отметим это на рис. К2а.

Для определения и находим сначала расстояние ОВ₁ точки В₁ от оси вращения О. Из рисунка видно, что м. Тогда в момент времени с , учитывая равенства (4), получим

м/c,

м/с², м/c². (5)

Изображаем на рис. К2а векторы и с учетом направлений и и вектор (направлен к оси вращения).

3. К о р и о л и с о в о у с к о р е н и е. Модуль кориолисова ускорения определяем по формуле где - угол между вектором и осью вращения (вектором ). В нашем случае этот угол равен 90⁰ , так как ось вращения перпендикулярна плоскости пластины, в которой расположен вектор . Численно в момент времени с, так как в этот момент м/c и с^-1, получим

м/c². (6)

Направление найдем по правилу Н.Е.Жуковского: так как вектор лежит в плоскости, перпендикулярной оси вращения, то повернем его на 90⁰ в направлении , т. е. по ходу часовой стрелки. Изображаем на рис. К2а. (Иначе направление можно найти, учтя, что .)

Таким образом, значения всех входящих в правые части равенств (1) векторов найдены и для определения и остается только сложить эти векторы. Произведем это сложение аналитически.

4. О п р е д е л е н и е . Проведем координаты оси В₁ (см. рис. К2а) и спроектируем почленно обе части равенства на эти оси. Получим для момента времени с:

м/c;

м/с;

После этого находим

м/c.

Учитывая, что в данном случае угол между и равен 45⁰ , значение можно еще определить по формуле

м/c.

5. О п р е д е л е н и е . По теореме о сложении ускорений

(7)

Для определения спроектируем обе части равенства (7) на проведенные оси В₁. Получим

Подставив сюда значение, которые все величины имеют в момент времени с, найдем, что в этот момент

м/с²; м/c².

Тогда

м/c².

О т в е т: м/c, м/c².

Пример К2б. Треугольная пластина АDE вращается вокруг оси по закону (положительное направление отчета угла показано на рис. К4б дуговой стрелкой). По гипотенузе AD движется точка B по закону положительное направление отчета от А к D.

Д а н о: (в радианах, в сантиметрах, в секундах).

О п р е д е л и т ь: и в момент времени с.

Решение. Рассмотрим движение точки В как сложное, считая ее движение по прямой AD относительным, а вращение пластины - переносным. Тогда абсолютная скорость и абсолютное ускорение найдутся по формулам:

Рис. К2б

, , (1)

где, в свою очередь,

1. О т н о с и т е л ь н о е д в и ж е н и е. Это движение прямолинейное и происходит по закону

. (2)

поэтому в момент времени с имеем

см, см/с, см/с² (6)

Знаки показывают, что вектор направлен в сторону положительного отсчета расстояния , а вектор в противоположную сторону. Изображаем эти векторы на рис. К2б.

2. П е р е н о с н о е д в и ж е н и е. Это движение (вращение) происходит по закону

Найдем угловую скорость и угловое ускорение переносного вращения: и при с,

с^-1, c^-2. (4)

Знаки указывают, что в момент с направление совпадает с направлением положительного отсчета угла , а направление ему противоположно; отметим это на рис. К2б соответствующими дуговыми стрелками, - направлен вниз по оси , а - вверх.

Из рисунка находим расстояние точки В₁ от оси вращения см. Тогда в момент с, учитывая равенства (4), получим

см/c,

см/с², см/с². (5)

Изобразим на рис. К2б векторы и (с учетом знаков и ) и направлены векторы и перпендикулярно плоскости АDE, а вектор по линии В₁С к оси вращения.

3. К о р и о л и с о в о у с к о р е н и е. Так как угол между вектором и осью вращения (вектором ) равен 30⁰, то численно в момент времени с

см/c². (6)

Направление найдем по правилу Н.Е.Жуковского. Для этого вектор спроектируем на плоскость, перпендикулярную оси вращения (проекция направлена противоположно вектору ) и затем эту проекцию повернем на 90⁰ в сторону , т. е. по ходу часовой стрелки; получим направление вектора . Он направлен перпендикулярно плоскости пластины так же, как вектор (см. рис. К2б).

4. О п р е д е л е н и е . Так как , а векторы и взаимно перпендикулярны, то ; в момент времени с см/c.

5. О п р е д е л е н и е . По теореме о сложений ускорений

(7)

Для определения проведем координатные оси В₁ и вычислим проекции на эти оси. Проектируя обе части равенства (7) на оси В₁ и учтя одновременно равенства (3), (5), (6), получим для момента времени с: