- •1.Введение
- •2.Траектория и путь м.Т. Ск-ть м.Т.
- •3.Ускорение м.Т.
- •4.Поступат. И вращат. Движ. Тв. Тела.
- •6. Масса и Импульс тела
- •7.Центр масс
- •8.Закон сохранения импульса
- •11.Момент импульса
- •9.Движение тела перем. Массы
- •10.Момент силы
- •11.Закон сохранения момента импульса
- •13.Момент инерции
- •14.Энергия
- •15.Кинетическая энергия. Работа
- •16.Потенциальные (консервативные) силы. Потенциальная энергия
- •17.Закон сохр. Полной мех. Энергии
- •18.Кинетическая энергия вращательного движения
- •19.Плоское движение. Кинетическая энергия плоского движения
- •20.Неинерциальные системы отсчета
- •21.Колебание. Типы колебаний
- •22.Гармонические колебания
- •23.Метод вект. Диаграмм
- •24.Сложение двух гармонических колебаний
- •25.Упругая сила. Энергия гармонических колебаний
- •26.Потенциальная энергия. Полная энергия гармонич. Колебаний.
- •27.Пружинный маятник. Физический маятник
- •28.Математический маятник. Приведённая длина физического маятника
- •29.Затухающие механические колебания
- •30.Вынужденные механические колебания.
- •31.Упругие волны.Продольные и поперечные волны в упругой среде
- •32.Типы волн и их характеристики. Плоская синусоидальная волна
- •33.Сферическая и стоячие волны
- •34.Фазовая скорость упругих волн в твердой среде
- •35.Энергия упругой волны
- •36.Принцин относительности Галилея или преобразования Галилея
- •37.Специальная теория относительности. Преобразования Лоренца
- •38.Изменение длины тела
- •39.Промежуток времени между событиями
- •40.Основной закон релятивистской динамики
- •41.Релятивистский закон взаимодействия массы и энергии
- •42.Ур-ние Бернулли
- •43.Формула Торричелли. Ламинарный и турбулентный режимы движения вязкой среды
- •44.Статистический, динамический и термодинамический методы исследования.
- •45.Ф-я распределения вероятности
- •46.Распределение Максвелла.Средняя, среднеквадратичная и наивероятная скорости молекул.
- •47.Распределения Больцмана. Барометрическая формула
- •48.Ур-ние состояния идеальных газов
- •49.Число степеней свободы.Внутренняя энергия газа
- •50.Теплоемкость газов
18.Кинетическая энергия вращательного движения
При
вращении тела вокруг неподвижной оси
с угловой ск-тью
элементарная масса
,
отстоящая от оси вращения на расстояние
,
обладает лин. ск-тью по модулю равной
(1).
Выражение
для кинетич. эн. поступат. движ. элементарной
массы
имеет вид
.
С
учетом ур-ния (1) мы эту формулу можем
переписать
.
Сумма
кинетич. энергий отдельных элементарных
частей тв. тела
даст кинетич. эн. всего тела
Величина
есть момент инерции тела относительно
оси вращения, тогда
вращат. движения
Запишем
формулу для кинетич. эн. поступат. и
вращат. движений
и
.
Сравнение этих формул показывает, что
роль массы вращающегося тела играет
момент инерции, а роль лин. ск-ти –
угловая ск-ть тела.
Для
определения работы, совершаемой внешней
силой при вращении тв. тела, рассм.
случай, когда сила направлена по
касательной к окружности радиуса R,
по кот. движется точка.
Рассм.
случай, когда
и
совпадают по направлению. Элементарная
работа
.
При ∞ малом перемещении
,
И для работы запишем
Произведение
есть модуль момента силы, равныйMz
, т.е. проекции момента силы на ось z,
где ось z
совпадает с направлением вектора
,
тогда
.
Формула
мощности, развиваемой силой F
при вращательном движении, имеет вид:
,
где
- угол смещения,
- угл. ск-ть.
19.Плоское движение. Кинетическая энергия плоского движения
В
реальных условиях движение имеет сложный
характер и в динамике тв. тела удобно
рассм. сложное движение как сов-ть 2-х
одновременно совершающихся движений:
поступат. с лин. ск-тью v,
центром масс и вращение тела с угловой
ск-тью
вокруг центра или оси инерции.
Простейший случай сложного движения – плоское или плоскопараллельное движение, при кот. все точки тела движется в || плоскостях. Такое движ. совершает однородный круговой цилиндр, скатывающийся с наклонной плоскости.
Законы
динамики поступ. и вращат. движ. Имеют
вид:
- поступат. движ.,
– вращат. движ.
Определим кинетич. энергию тела, совершающего плоское движение.
Плоское
движ. тела представим как наложение
поступательного движения со ск-тью
некоторой т.О и вращение этого тела
вокруг оси, проходящей через эту точку
с угл. ск-тью
,
тогда лин. ск-тьi-той
элементарной массы тела опред. формулой:
, где
- радиус-вектор, проведенный из т.О кi-той
массе.
Кинетич.
эн. i-той
массы =
.
Возведем сумму в скобках в квадрат
Суммирование по всем элементарным
массам дает нам кинетич. эн. тела
Разобьем
получ. выр. на 3 слагаемых и рассм. каждое
из них в отдельности
.
Сумма
= массе тела, тогда первое слагаемое =
,
т.е. квадрат вектора = его квадрату его
модуля. 3-е слагаемое
,
где
- расстояниеi-той
массы до оси вращения и для тв. тела это
расстояние центра масс, тогда 3-е слагаемое
;
момент
инерции тела относит. оси., проходящ.
через т.О.
2-е
слагаемое можно преобразовать след.
образом:
,
где
- радиус-вектор центра масс, проведенный
из т.О.
Когда
полностью ур-ния для кинетич. эн. плоского
движ. запис. в виде
1-е слаг. хар- поступат. движ. тела., 3-е –
вращат. движ., 2-е – хар-ет как поступат.
движ. тела с лин. ск-тью
,
так и вращат. с угл. ск-тью
.
Если в качестве т.О взять центр масс
тела, т.е.
,
второе слагаемое обращается в 0 и ур-ние
для кинетич. эн. плоского движ. приводится
к виду
.
