- •1.Законы (аксиомы) динамики
- •2. Дифференциальные уравнения движения свободной и несвободной мт. Две задачи динамики точки
- •3* Уравнение колебательного движения мт. Колебания при гармоническом возмущении в среде с линейным сопротивлением.
- •4 Свободное колебательное движение мт (в среде без сопротивления при отсутствии возмущающей силы)
- •5 Колебательное движение мт в среде с сопротивлением при отсутствии возмущающей силы
- •6 Колебательное движение мт в среде без сопротивления под действием гармонической возмущающей силы
- •7 Теорема об изменении количества движения мт
- •8. Теорема об изменении момента количества движения мт
- •9 Теорема об изменении кинетической энергии мт, работа силы
- •10 Внешние и внутренние силы, свойства внутренних сил. Дифференциальные уравнения движения смт
- •Дифференциальные уравнения движения смт
- •11 Центр масс смт. Моменты инерции смт
- •12 Теорема о моментах инерции относительно параллельных осей – теорема Штейнера-Гюйгенса
- •13. Моменты инерции относительно пучка прямых, тензор инерции
- •15 Теорема об изменении количества движения смт
- •16Теорема о движении центра масс смт
- •17Теорема об изменении кинетического момента смт
- •18. Теорема об изменении кинетической энергии смт
- •19 Кинетическая энергия нмс в частных случаях движения. Теорема Кенига
- •20 Потенциальное силовое поле и силовая функция мт. Закон сохранения механической энергии
- •Закон сохранения механической энергии мт: При движении мт в стационарном потенциальном силовом поле ее полная механическая энергия остается постоянной величиной.
- •21Дифференциальные уравнения поступательного движения, вращательного и плоскопараллельного движения нмс
- •22Принцип Даламбера для материальной точки и механической системы. Уравнения метода кинетостатики
- •23 Определение динамических реакций в точках закрепления вращающегося тела.
- •24.Классификация связей. Виртуальные перемещения.
- •25 Работа сил на виртуальных перемещениях, идеальные связи. Принцип виртуальных перемещений
- •26Общее уравнение динамики (принцип Даламбера-Лагранжа)
- •27Обобщенные координаты, обобщенные силы. Условия равновесия смт в обобщенных координатах
- •28. Уравнения Лагранжа второго рода (Уравнения движения смт в обобщенных координатах)
- •29Уравнения Лагранжа в случае потенциальных сил. Циклические координаты и циклические интегралы
- •30Основные понятия и гипотезы теории удара. Основное уравнение теории удара
- •31 Удар точки о неподвижную поверхность. Коэффициентом восстановления
- •32 Теоремы об изменении количества движения, о движении центра масс и об изменении кинетического момента смт при ударе
- •33Прямой центральный удар двух тел. Потеря кинетической энергии (теорема Карно) при прямом центральном ударе.
- •34Удар по вращающемуся телу. Определение реактивных ударных импульсов. Центр удара. Рассмотрим атт массы м, закрепленное в точке о подпятником, а в точке в – подшипником (рис1).
- •Учитывая, что в данном случае , а, из формулы
- •На оси декартовой системы координат Oxyz, получим проекции кинетического момента атт до удара на эти оси:
Закон сохранения механической энергии мт: При движении мт в стационарном потенциальном силовом поле ее полная механическая энергия остается постоянной величиной.
Доказательство:
Теорема об изменении кинетической энергии МТ (соотношение (1.44))имеет следующий вид:
Если МТ движется в стационарном потенциальном силовом поле, то:
А = ПО – П.
Следовательно,
где h—постоянная величина.
Обозначая через Е полную механическую энергию МТ, состоящую из ее кинетической и потенциальной энергий, получаем:
. (11)
Закон сохранения механической энергии СМТ: полная механическая энергия при движении СМТ в стационарном потенциальном силовом поле внешних и внутренних сил является постоянной величиной
Доказательство:
Теорема об изменении кинетической энергии СМТ имеет вид:
T – T0 = .
Если СМТ движется в стационарном потенциальном силовом поле, то:
= П0 – П,
где П0 и П – потенциальные энергии внутренних и внешних сил, действующих на СМТ в начальный и произвольный моменты времени. Следовательно,
Т – Т0 = П0 – П или T + П = T0 + П0 = h,
где h – постоянная величина.
Обозначая через Е полную механическую энергию СМТ, имеем:
E = T + П = h.
При движении МТ или СМТ в непотенциальном силовом поле, встречающемся в действительности, когда непотенциальность связана с действием сил сопротивления, механическая энергия изменяется, причем она всегда уменьшается на работу сил сопротивления.
21Дифференциальные уравнения поступательного движения, вращательного и плоскопараллельного движения нмс
Дифференциальные уравнения поступательного движения
Изучение кинематики поступательного движения НМС показало, что исследование поступательного движения НМС сводится к рассмотрению движения любой ее МТ. Взяв в качестве такой МТ центр масс С, на основании теоремы о движении центра масс можно записать дифференциальные уравнения поступательного движения НМС в виде:
(1)
При движении центра масс НМС в одной плоскости, например xOy, дифференциальные уравнения поступательного движения НМС будут представлены двумя первыми уравнениями из соотношений (1).
Дифференциальное уравнение вращательного движения НМС относительно неподвижной оси
Пусть на НМС, имеющую неподвижную ось вращения z и оси х и у жестко связанных с НМС, действует система внешних сил . Использовав принцип освобождаемости, заменим действие связей в подпятнике О и подшипнике В силами реакции связии(рис1).
Чтобы получить дифференциальное уравнение вращательного движения НМС относительно неподвижной оси Оz, применим теорему об изменении кинетического момента СМТ относительно оси вращения Oz:
.
Рис. 1
Так как реакции ипересекают ось z, то
и, следовательно,
. (2)
Найдем кинетический момент НМС, вращающейся относительно неподвижной оси Оz (рис2)
.
Скорость -й точки НМС, вращающейся относительно неподвижной оси, определится соотношением:
,
где – угловая скорость НМС, а h – расстояние от -й точки НМС до оси z.
Момент количества движения -й МТ относительно оси Oz примет вид:
.
рис2
Тогда кинетический момент НМС относительно неподвижной оси определится из соотношения:
здесь – момент инерции НМС относительно осиOz.
Окончательно для кинетического момента НМС, вращающейся относительно неподвижной оси, имеем:
.
Подставляя в уравнение (2) найденное значение кинетического момента НМС, получим:
.
Для НМС момент инерции JОz = const и, следовательно,
, ,. (3)
Уравнения (3) представляют собой различные формы записи уравнения вращательного движения НМС вокруг неподвижной оси.
На основании третьего соотношения (3) можно сделать вывод, что при данном значении вращательного момента , чем больше– момент инерции НМС относительно оси вращения, тем меньше – угловое ускорение НМС и наоборот. Следовательно, момент инерции является мерой инертности НМС при ее вращательном движении вокруг неподвижной оси Оz.
Дифференциальные уравнения плоскопараллельного движения НМС
Предположим, что НМС под действием системы внешних сил совершает плоскопараллельное движение, при котором все точки НМС движутся в плоскостях, параллельных некоторой неподвижной плоскости, в качестве которой примем координатную плоскость xOy (рис. 3).
Рис. 3
Из кинематики известно, что для определения положения НМС, совершающего плоскопараллельное движение, достаточно задать положение какой-нибудь его МТ, принятой за полюс, и угол поворота НМС вокруг оси, проходящей через этот полюс и перпендикулярной к неподвижной плоскости, параллельно которой происходит движение всех МТ рассматриваемого НМС. Задачи динамики решаются проще, если за полюс взять центр масс С и определять положение НМС координатами центра масс и углом поворота НМС вокруг оси , проходящей через центр масс С и перпендикулярной к плоскости xOy.
Таким образом, для изучения плоскопараллельного движения свободного НМС достаточно составить три дифференциальных уравнения, связывающих величины и с действующими на НМС внешними силами. Для описания движения центра масс воспользуемся первыми двумя уравнениями движения центра масс (1). Добавляя к ним уравнения вида (3) относительно оси Сz, получаем дифференциальные уравнения плоскопараллельного движения НМС:
(4)
Замечание: без доказательства приняли, что уравнение вращения относительно подвижной оси Oz сохраняет свой вид, как для случая вращения относительно неподвижной оси.