книги из ГПНТБ / Качуринер Д.М. Теоретическая механика (краткий курс лекций) учеб. пособие
.pdfили |
jP=focL |
|
, |
где |
cL |
- |
угол |
трения. |
|
(jP ^ cL) |
. |
|||||||
|
Если |
с |
углом |
|
ol |
, движение |
не |
начнется |
|
|
|
|||||||
|
Конус |
|
при вершине |
называется |
конусом |
|||||||||||||
трения. |
|
|
|
|
|
называется |
|
сонротиолеиие, |
возника |
|||||||||
|
Трением качения |
|
||||||||||||||||
ющее при качении одного тела по другому. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
Пусть |
на цилиндрический |
каток действуют силы <3, , |
|
||||||||||||||
Р |
>N i f |
1 |
гДе |
Р |
- |
вес, |
N |
- |
нормальная |
реакция, |
||||||||
Т |
- сила |
трения |
|
(рис. 4 2). |
До |
|
тех |
пор |
пока |
сила |
Q |
не |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
очень |
велика, |
каток будет в покое, |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
т .е . все силы уравновешены. |
Но, |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
если |
сопротивление |
неподвижной |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
поверхности свелось бы только к |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
силе трения, то каток не мог бы |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
быть в |
равновесии, |
так |
как пара |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
сил |
(Q , |
|
Т |
) |
осталась |
бы |
не |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
уравновешенной. Следовательно, ре |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
акция неподвижной плоскости дол |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
жна приводиться |
не |
только |
к |
N |
и |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Т |
, |
но |
|
и к |
паре |
сил, |
уравнове |
шивающей пару ( Q ? Т ) . Эта пара называется парой тре ния качения. Возникновение этой пары объясняется дефор
мацией |
тел. Касание будет |
не в точке |
С |
, а в точке |
С, |
|
(рис. |
43): |
|
|
|
||
C C = h . |
|
вид: |
|
|||
Тогда уравнения |
равновесия |
будут иметь |
|
Y ,x r q - T .o ;
г~і
Ь7
Y ^ t ‘ N - P - 0 - , imf
і=/
Отсюда находим:
г=б? ; |
Nh = Qz \ |
||
hj |
Q i |
Q i |
. |
~ N |
~ Р |
||
|
|
|
» |
MT =N h .
Глава У І . ЦЕНТР ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ СИЛ. ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ
§ I . Центр параллельных сил
Для параллельных сил главный вектор всегда первендикулярен главному моменту, т .е .
R M 0= 0 .
Если R - 0 и Мо*-0 , то систеиа сил находится в равновесии.
48
Если |
R + 0 |
, |
/ И 0 |
f = |
, |
то |
система |
эквивалентна паре |
Если |
R = О |
, |
О |
, |
то |
система |
приводится к равно |
|
|
fÂ0f O |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
действующей.
Пусть R t O .
Центром параллельных сил называется такая точка приложения их равнодействующей, положение которой в про странстве не зависит от одновременного изменения направ лений линий действия всех сил, при условии, что точки приложения сих остается неизменными к поворот сил проис ходит вокруг параллельных осей:
|
|
|
|
|
|
П |
|
|
|
|
|
Возьмем точку |
Ql |
|
г*/ |
|
|
равнодействую |
|||||
|
|
на линии действия |
|||||||||
щей (ри с. |
44): |
|
|
П |
|
|
|
|
|
|
|
J г. - |
|
|
|
г-і |
|
|
|
|
точки |
|
• в |
радиус-вектор, проведенный из |
А |
||||||||||
р |
точку |
|
, , |
|
|
|
|
|
* |
||
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ѵ л * * і |
|
|
P r zr ■о, |
|
|
направ |
|||||
Пусть |
5 4- |
|
единичный |
вектор, |
параллельный |
||||||
лению сил |
( ^= ^ |
|
■€ |
, |
где |
- |
проекция силы |
на |
|||
направление |
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*■ < |
|
|
|
|
|
Ыі |
|
|
|
|
|
- ( h t 1? ) * * - 0’
4 |
49 |
" л |
№. |
гг |
|
W-T |
€ П |
|
|
Х л З - |
х-е= о |
лежит на линии дей |
|
Вели предположим, |
что точка С |
ствия равнодействувдей и является центром параллельных сил , то т -радиус-вектор, определяющий положение этой
Рис. И
точки. Главный момент всех сил относительно точки С равен нулю, следовательно,
Равенство должно выполняться при любом / |
Это воз- |
можно только в том случае, если |
|
1-/ |
|
50
отсюда
£л - ^
—Іш!
7 - п
|
E |
|
s ’ |
|
|
или |
І=І |
|
|
|
|
... |
|
п |
|
|
|
п р |
ІЖІ ' |
= |
-Щ |
||
|
|
|
ы |
|
г*/ |
І-І |
|
§ 2 . Центр тяжести тела и методы его определения
Силы веса , приложенные к отдельным точкам тела, об разуют систему сходящихся сил, линии действия которых пересекаются в центре земли. Так как размеры тела по сравнению с землей малы, то эти силы можно считать па раллельными. Центром тяжести тела называется центр па раллельных сил веса отдельных его точек (рис. 45):
_' |
Т1Ь |
Р г |
^ Р г-=Р |
- |
вес тела» |
|
РІ |
||||||
|
|
Ц |
7і рі |
|
YéPi x i |
|
|
|
|
р |
> *с=' |
Р |
|
|
|
Ъ |
Р Л і |
7 |
Zc |
р |
|
|
Р |
Если тело имеет объем, то
51
р - ? ѵ >
где |
у |
» |
объем |
тела^ |
|
ff |
- |
вес единицы объема} |
|
|
дУі |
- |
объем |
выделенного куска тела. |
Тогда центр тяжести тела можно определить так:
ЬьМ і У 'jfA K
Если тело |
плоское, то |
вес его |
P - (0 S |
где |
S |
||
площадь тела} |
0 |
- |
вес |
единицы площади} |
|
|
|
П |
|
|
|
П |
|
|
|
|
£ |
Г |
* |
___________ _ |
J l=1__________ |
<5S |
S |
52
Если |
тело |
представляет |
собой |
отрезок |
|
линии, то вес |
||
, |
где |
т? - |
длина линии, |
а |
дб |
- |
вес единицы; |
|
|
рг |
х л -е ; |
— |
І-! |
|
|
|
|
53
Раздел П. |
К И Н Е М А Т И К А |
Д в и ж е н и е м |
т е л а называется изменение |
положения этого тела с течением времени по отношению к какому-либо другому телу. Свяжем систему координат с телом, относительно которого рассматривается движение. Движение будем теперь изучать относительно этой систе мы координат.
Если тело не перемещается по отношению к выбранной системе координат, то говорят, что оно находится в по кое по отношению к этой системе координат.
Глава I . КИНЕМАТИКА ТОЧКИ |
называется |
|
М а т е р и а л ь н о й |
т о ч к о й |
тело, размерами которого в силу условий рассматриваемой задачи, можно пренебречь (можно не учитывать вращатель ного движения тела, а считать, что оно движется только поступательно). Основными характеристиками движения точ ки являются: пройденный путь, скорость и ускорение.Кро ме понятия "путь" есть еще понятие "траектория".
Т р а е к т о р и е й называется кривая, которую вычерчивает точка в результате своего движения.
54
§ I . Способы задания движения точки
Задать движение точки - значит указать метод, с по мощью которого мохно определить положение точки по отно шению к выбранной системе отсчета для любого момента времени. Способы задания движения точки существуют сле дующие: векторный, координатный и естественный.
I . Векторный способ
При векторном способе задания движения точки надо задать радиус-вектор, определяющий положение точки, как функцию времени. Для этого надо взять какую-либо непод вижную точку. Эту точку соединим радиус-вектором с дви жущейся точкой (ри с. 46): ъ= -?(і)- уравнение движения точки в векторной форме. С изменением времени изменяется
|
|
радиус-вектор z(t)> Точка при |
|
|
|
этом будет чертить непрерывную |
|
|
|
кривую - траекторию. Кривая, |
|
|
|
которая соединяет концы векто |
|
|
|
ров, исходящих из одной точки, |
|
Рис. |
46 |
называется еще |
г о д о - |
г р а ф о м . Следовательно, |
|||
траектория - это |
годограф. |
|
|
|
2 . |
Координатный способ |
|
При координатном способе задания движения с непод-
важной |
точкой связывают неподвижную систему координат |
|
|||
(ри с. |
4 7 ). |
|
|
|
|
Координатные системы могут быть различные. Рассмот |
|||||
|
рим движение точки относитель |
||||
|
но декартовых координат. По |
||||
|
ложение точки в любой момент |
||||
|
времени |
для этого случая оп |
|||
|
ределят |
координаты |
у , г |
. |
|
|
Задавая эти координаты, как |
||||
|
функции времени, можно опре |
||||
|
x ~ x ( t ) |
|
|
|
|
|
делить положение точки: |
|
|||
|
|
|
; |
(2) |
|
|
Ѵ - у М ’ |
|
|
||
|
2= г |
( £ ) - |
|
|
Выражение (2) - уравнения движения в координатной форме.
Уравнения (2) можно рассматривать, как уравнения траектории, заданной в параметрическом виде (параметр - время t ) . Если из уравнений (2) исключить время, то получим уравнение траектории в явном виде.
3 . Естественный способ
При естественном способе задания должны быть зада
ны:
1) траектория точки;
2) начало отсчета - точка Л10 (рис. 48) ;
3) направление возрастания дуги.
55