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Ɂɚɞɚɱɚ 4. ȼɵɱɢɫɥɢɬɶ ɦɨɦɟɧɬɵ ɢɧɟɪɰɢɢ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ

ɨɫɟɣ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ

x, y, z ɬɨɧɤɨɣ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɣ ɤɪɭɝɨɜɨɣ ɩɥɚɫɬɢɧɵ ɪɚɞɢɭɫɚ r ,

ɜɧɭɬɪɢ ɤɨɬɨɪɨɣ

ɜɵɪɟɡɚɧ ɤɜɚɞɪɚɬ ɫɨ ɫɬɨɪɨɧɨɣ a , ɰɟɧɬɪɵ ɤɜɚɞɪɚɬɚ ɢ ɤɪɭɝɚ ɫɨɜɩɚɞɚɸɬ. M –- ɦɚɫɫɚ ɩɥɚɫɬɢɧɵ ɫ ɜɵɪɟɡɨɦ.

J x

J x(1)

J x(2) ,

ɝɞɟ

Jx(1)

– ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ

ɤɪɭɝɚ,

J(2)

x – ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ ɤɜɚɞɪɚɬɚ.

Ɉɩɪɟɞɟɥɢɬɟ JY , JZ ɫɚɦɨɫɬɨɹɬɟɥɶɧɨ.

Jx(1)

M (1)r2

,

Jx(2)

 

M (2)a2

.

2

6

 

 

 

 

ɇɚɣɞɟɦ

ɦɚɫɫɵ

 

ɤɪɭɝɚ ɢ

ɤɜɚɞɪɚɬɚ

M (1) ,M (2) ɱɟɪɟɡ M :

M

 

M (1)

M (2)

 

 

M (1) M (1)

a2

 

Σr2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M (1) (1

a2

),

 

 

 

 

 

 

 

 

Σr2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

(1)

 

 

 

Σr2

 

 

 

 

M ,

 

 

 

 

 

 

 

 

Σr

2

a

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M

(2)

 

 

M

 

(1)

 

a2

 

 

 

 

 

a2

 

M ,

 

 

 

 

 

 

 

 

Σr

2

 

 

 

Σr

2

a

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

J x

 

 

r4

 

a4

 

M .

 

 

 

 

 

 

 

6(Σr

2

 

a

2

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ȿɳɺ ɧɟɫɤɨɥɶɤɨ ɡɚɞɚɱ ɞɥɹ ɫɚɦɨɫɬɨɹɬɟɥɶɧɨɝɨ ɪɟɲɟɧɢɹ:

ɇɚɣɬɢ ɨɫɟɜɵɟ ɦɨɦɟɧɬɵ ɢɧɟɪɰɢɢ

J x , J y

ɞɥɹ

ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɝɨ ɬɨɧɤɨɝɨ ɤɪɭɝɥɨɝɨ ɞɢɫɤɚ

ɪɚɞɢɭɫɚ

R ɢ

ɦɚɫɫɨɣ M . Ɉɫɢ ɋɯ ɢ ɋɭ ɩɪɨɯɨɞɹɬ ɱɟɪɟɡ ɰɟɧɬɪ ɞɢɫɤɚ ɢ ɥɟɠɚɬ ɜ ɟɝɨ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ.

ɇɚɣɬɢ J x , J y ɞɥɹ ɬɪɟɭɝɨɥɶɧɨɣ ɩɥɚɫɬɢɧɵ ɫ ɤɚɬɟɬɚɦɢ a

ɢ b ɢ ɦɚɫɫɨɣ M , ɚ ɬɚɤɠɟ Jx1 , J y1 .Ɍɨɱɤɚ ɋ – ɰɟɧɬɪ ɦɚɫɫ ɬɪɟɭɝɨɥɶɧɢɤɚ.

11

ɉɪɹɦɨɣ ɫɩɥɨɲɧɨɣ ɤɪɭɝɥɵɣ ɤɨɧɭɫ ɦɚɫɫɨɣ M ɢ ɪɚɞɢɭɫɨɦ ɨɫɧɨɜɚɧɢɹ R . Ɉɫɶz ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɚ ɜɞɨɥɶ ɨɫɢ

ɫɢɦɦɟɬɪɢɢ. Ɉɬɜɟɬ Jz 0,3MR2 .

ɋɩɥɨɲɧɨɣ ɲɚɪ ɦɚɫɫɨɣ M ɢ ɪɚɞɢɭɫɨɦ R ɨɫɶ z ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɚ ɜɞɨɥɶ ɞɢɚɦɟɬɪɚ.

Ɉɬɜɟɬ Jz 0,4MR2 .

§3. Ʉɨɥɟɛɚɬɟɥɶɧɨɟ ɞɜɢɠɟɧɢɟ. ɋɜɨɛɨɞɧɵɟ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ

Ɂɚɞɚɱɚ ʋ 1. Ƚɪɭɡ ɜɟɫɨɦ Ɋ = 98 ɧ ɩɨɞɜɟɲɟɧ ɤ ɤɨɧɰɭ ɩɪɭɠɢɧɵ, ɧɚɯɨɞɢɜɲɟɣɫɹ ɜ ɧɚɱɚɥɶɧɵɣ ɦɨɦɟɧɬ ɜ ɩɨɤɨɟ ɜ ɧɟɞɟɮɨɪɦɢɪɨɜɚɧɧɨɦ ɫɨɫɬɨɹɧɢɢ, ɢ ɨɬɩɭɳɟɧ ɛɟɡ ɬɨɥɱɤɚ. ɇɚɣɬɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ ɝɪɭɡɚ, ɟɫɥɢ ɢɡɜɟɫɬɧɨ, ɱɬɨ ɞɥɹ ɞɟɮɨɪɦɚɰɢɢ ɩɪɭɠɢɧɵ ɧɚ 1 ɫɦ ɧɚɞɨ ɩɪɢɥɨɠɢɬɶ ɤ ɧɟɣ ɫɢɥɭ, ɦɨɞɭɥɶ ɤɨɬɨɪɨɣ ɪɚɜɟɧ 14,4 ɧ.

Ɋɟɲɟɧɢɟ: ɇɚɩɪɚɜɢɦ ɨɫɶ ɯ ɩɨ ɜɟɪɬɢɤɚɥɢ ɜɧɢɡ. Ɍɨɱɤɚ Ɉ – ɧɚɱɚɥɨ ɨɬɫɱɟɬɚ ɜ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ ɝɪɭɡɚ. ȼ ɧɚɱɚɥɶɧɵɣ ɦɨɦɟɧɬ ɝɪɭɡ ɩɨɞɜɟɲɟɧ ɤ ɤɨɧɰɭ Ɇ0 ɧɟɞɟɮɨɪɦɢɪɨɜɚɧɧɨɣ ɩɪɭɠɢɧɵ. ȼ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ ɤ ɝɪɭɡɭ ɩɪɢɥɨɠɟɧɵ ɫɢɥɵ: Ɋ – ɟɝɨ ɜɟɫ, ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɧɵɣ ɩɨ ɜɟɪɬɢɤɚɥɢ ɜɧɢɡ, ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɚɹ ɫɢɥɚ ɭɩɪɭɝɨɫɬɢ Fɫɬ=cd, ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɧɚɹ ɜɜɟɪɯ. ɂɡ ɭɫɥɨɜɢɹ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ ɝɪɭɡɚ ɫɥɟɞɭɟɬ: P Fɫɬ 0 ɢɥɢ

P cd 0, ɨɬɤɭɞɚ ɧɚɣɞɟɦ d=Ɋ/ɫ – ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɭɸ ɞɟɮɨɪɦɚɰɢɸ ɩɪɭɠɢɧɵ, ɫ – ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɭɩɪɭɝɨɫɬɢ ɩɪɭɠɢɧɵ.

12

ɇɚɱɚɥɶɧɵɟ ɭɫɥɨɜɢɹ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɝɪɭɡɚ:

ɉɪɢ t 0: x x0

 

P

, x x0 0

,

 

 

 

c

 

FcD, ɝɞɟ F – ɫɢɥɚ ɭɩɪɭɝɨɫɬɢ,

(ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɚ ɜɫɟɝɞɚ ɩɪɨɬɢɜɨɩɨɥɨɠɧɨ ɫɦɟɳɟɧɢɸ); D – ɫɦɟɳɟɧɢɟ ɤɨɧɰɚ ɩɪɭɠɢɧɵ ɢɡ ɧɟɧɚɩɪɹɠɟɧɧɨɝɨ ɫɨɫɬɨɹɧɢɹ,

ɬ. ɟ. Dx MM0 d x .

ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, Fx c(d x) .

(1)

ɋɨɫɬɚɜɢɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɝɪɭɡɚ ɜ ɩɪɨɟɤɰɢɢ ɧɚ ɨɫɶ ɯ:

 

 

 

 

 

mx

P Fx ,

 

 

 

 

 

 

 

(2)

ɢɫɩɨɥɶɡɭɹ (1), ɩɨɥɭɱɢɦ ɢɡ (2):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

x

P cd cx .

 

 

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɂɚɩɢɲɟɦ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ (3) ɜ ɜɢɞɟ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x k2 x

0 ,

 

 

 

 

 

 

 

(4)

ɝɞɟ

k

cg

– ɤɪɭɝɨɜɚɹ ɱɚɫɬɨɬɚ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ (ɭɝɥɨɜɚɹ ɱɚɫɬɨɬɚ).

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɂɚɩɢɲɟɦ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɥɹ (4)

Ο2 k2

0.

Ʉɨɪɧɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

 

 

 

 

 

Ο1,2 ρki .

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (4) ɡɚɩɢɲɟɦ ɜ ɜɢɞɟ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

c1 cos(kt) c2 sin(kt).

 

 

 

 

 

(5)

Ⱦɥɹ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵɯ ɢɧɬɟɝɪɢɪɨɜɚɧɢɹ, ɜɵɱɢɫɥɢɦ ɫɤɨɪɨɫɬɶ

 

 

 

 

 

 

x c1k sin(kt) c2k cos(kt) .

 

P

 

 

 

(6)

ɉɨɞɫɬɚɜɢɦ(5) ɢ(6) ɜɧɚɱɚɥɶɧɵɟɭɫɥɨɜɢɹ t

0

x x0

 

,

x

x0

0 .

 

 

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

ɇɚɯɨɞɢɦ ɫ1

 

x0

 

,

c2

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹɞɜɢɠɟɧɢɹɝɪɭɡɚɩɪɢɦɟɬɜɢɞ x

P cos(kt)

 

P cos(

cgt).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

c

 

 

P

ɉɨɞɫɬɚɜɥɹɟɦ ɱɢɫɥɟɧɧɵɟ ɡɧɚɱɟɧɢɹ k

cg

12 ɫ 1,

P

6,8 ɫɦ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

c

 

 

 

Ⱥɦɩɥɢɬɭɞɚ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ

 

a = 6,8 cɦ;

 

 

 

 

 

 

 

ɧɚɱɚɥɶɧɚɹ ɮɚɡɚ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ

Į = –ʌ/2;

 

 

 

 

 

 

 

 

ɤɪɭɝɨɜɚɹ ɱɚɫɬɨɬɚ

 

k = 12 ɫ-1.

 

 

 

 

 

 

 

13

ɉɟɪɢɨɞ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɝɪɭɡɚ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɩɨ ɮɨɪɦɭɥɟ T 2Σ 0.52 ɫ. k

Ɂɚɞɚɱɚ ʋ 2. ɇɚɣɬɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɫɜɨɛɨɞɧɵɯ ɜɟɪɬɢɤɚɥɶɧɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɫɭɞɧɚ ɜɟɫɨɦ Ɋ ɜ ɫɩɨɤɨɣɧɨɣ ɜɨɞɟ. ɉɥɨɳɚɞɶ ɟɝɨ ɫɟɱɟɧɢɹ ɧɚ ɭɪɨɜɧɟ ɫɜɨɛɨɞɧɨɣ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɜɨɞɵ ɫɱɢɬɚɬɶ ɧɟ ɡɚɜɢɫɹɳɟɣ ɨɬ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɢ ɪɚɜɧɨɣ S. ȼ ɧɚɱɚɥɶɧɵɣ ɦɨɦɟɧɬ ɰɟɧɬɪɭ ɬɹɠɟɫɬɢ ɋ, ɧɚɯɨɞɢɜɲɟɦɭɫɹ ɜ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ, ɛɵɥɚ ɫɨɨɛɳɟɧɚ ɜɟɪɬɢɤɚɥɶɧɨ ɜɧɢɡ ɫɤɨɪɨɫɬɶ v0. ȼɹɡɤɨɫɬɶɸ ɜɨɞɵ ɩɪɟɧɟɛɪɟɱɶ. ɍɞɟɥɶɧɵɣ ɜɟɫ ɜɨɞɵ ɪɚɜɟɧ Ȗ= 1 T/ɦ3.

Ɋɟɲɟɧɢɟ.

ɇɚɩɪɚɜɢɦ ɨɫɶ ɯ ɜɟɪɬɢɤɚɥɶɧɨ ɜɧɢɡ;

ɬɨɱɤɚ Ɉ – ɧɚɱɚɥɨ ɨɬɫɱɟɬɚ ɜ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ

ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ ɰɟɧɬɪɚ ɬɹɠɟɫɬɢ ɋ ɫɭɞɧɚ. ɉɪɢ

ɷɬɨɦ ɜɵɫɨɬɚ ɩɨɞɜɨɞɧɨɣ ɱɚɫɬɢ ɫɭɞɧɚ ɪɚɜɧɚ

d.

 

 

Ʉ ɫɭɞɧɭ ɩɪɢɥɨɠɟɧɵ: Ɋ – ɜɟɫ ɜ ɰɟɧɬɪɟ

ɬɹɠɟɫɬɢ ɋ ɫɭɞɧɚ, Rɫɬ – ɧɨɪɦɚɥɶɧɚɹ

ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɚɹ ɪɟɚɤɰɢɹ ɜɨɞɵ ɜ ɰɟɧɬɪɟ

ɬɹɠɟɫɬɢ Ʉ ɨɛɴɟɦɚ ɜɨɞɵ, ɜɵɬɟɫɧɟɧɧɨɣ

ɫɭɞɧɨɦ.

 

 

Ɇɨɞɭɥɶ Rɫɬ ɪɚɜɟɧ ɜɟɫɭ ɨɛɴɟɦɚ V

ɜɨɞɵ,

ɜɵɬɟɫɧɟɧɧɨɣ

ɫɭɞɧɨɦ,

ɬ.ɟ. Rɫɬ

ϑ V ϑ S d ,

ɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ,

ɭɫɥɨɜɢɟ

ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ ɢɦɟɟɬ

ɜɢɞ

 

 

 

 

 

 

 

 

P ϑ S d 0 .

 

 

 

(7)

ɇɚɱɚɥɶɧɵɟ ɭɫɥɨɜɢɹ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɰɟɧɬɪɚ ɬɹɠɟɫɬɢ ɋ

 

 

 

 

 

 

ɩɪɢ t

0:

x

0,

x v0 .

 

 

 

(8)

ɂɡ-ɡɚ ɧɚɥɢɱɢɹ ɧɚɱɚɥɶɧɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɢ v0 ɫɭɞɧɨ ɧɚɱɢɧɚɟɬ ɞɜɢɝɚɬɶɫɹ

ɜɟɪɬɢɤɚɥɶɧɨ

ɜɧɢɡ.

Ɉɛɴɟɦ

ɜɨɞɵ, ɜɵɬɟɫɧɟɧɧɨɣ

ɫɭɞɧɨɦ,

ɪɚɜɟɧ

S(d x).Ɂɧɚɱɢɬ, ɩɪɨɟɤɰɢɹ ɧɚ ɨɫɶ ɯ ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ R ɪɚɜɧɚ

 

 

 

 

Rx

ϑ S (d x) .

 

 

 

(9)

ɋɨɫɬɚɜɢɦ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɰɟɧɬɪɚ ɬɹɠɟɫɬɢ ɋ ɜ

ɩɪɨɟɤɰɢɢ ɧɚ ɨɫɶ ɯ

 

 

mx

Px Rx .

 

 

 

 

Ɍɚɤ ɤɚɤ Ɋ=Ɋɯ, ɢɫɩɨɥɶɡɭɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (1) ɢ (3), ɩɨɥɭɱɢɦ

 

P

x

ϑ Sx .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

Ɂɚɩɢɲɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɫɜɨɛɨɞɧɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɜ ɤɚɧɨɧɢɱɟɫɤɨɦ ɜɢɞɟ:

 

 

 

x k 2 x

0 ,

 

 

 

(10)

ɝɞɟ

gϑ S

k

ɤɪɭɝɨɜɚɹ ɱɚɫɬɨɬɚ.

 

 

 

 

P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

Ɂɚɩɢɲɟɦ ɢɫɤɨɦɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (4) ɜ ɜɢɞɟ

 

 

x

asin(kt

) ,

 

 

 

(11)

 

2

 

 

 

 

 

kx0

 

ɝɞɟ a

x02 x02 – ɚɦɩɥɢɬɭɞɚɤɨɥɟɛɚɧɢɣ,

 

arctg

– ɧɚɱɚɥɶɧɚɹɮɚɡɚ.

 

x0

 

k

 

 

 

 

 

 

ɂɫɩɨɥɶɡɭɹɧɚɱɚɥɶɧɵɟɭɫɥɨɜɢɹ(2), ɧɚɣɞɟɦɚɦɩɥɢɬɭɞɭɢɧɚɱɚɥɶɧɭɸɮɚɡɭ:

 

v0

v

P

 

 

 

 

 

 

a

gSϑ

,

 

0.

 

(12)

 

k

0

 

 

ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ (6),(7) ɢ (5), ɨɤɨɧɱɚɬɟɥɶɧɨ ɩɨɥɭɱɢɦ

 

 

 

P

§

gSϑ

 

·

 

 

 

x v0

 

¨

 

t

¸

 

(13)

 

gSϑ

sin¨

P

¸.

 

 

 

©

 

¹

 

 

ɉɟɪɢɨɞ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɪɚɜɟɧ

T

 

P .

 

 

 

 

k

 

 

gsϑ

 

§4. Ɂɚɬɭɯɚɸɳɢɟ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ

Ɂɚɞɚɱɚʋ1. Ƚɪɭɡ ɜɟɫɨɦ Ɋ = 98 H, ɩɨɞɜɟɲɟɧɧɵɣ ɤ ɤɨɧɰɭ ɩɪɭɠɢɧɵ, ɞɜɢɠɟɬɫɹɜɠɢɞɤɨɫɬɢ. Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɠɟɫɬɤɨɫɬɢɩɪɭɠɢɧɵɫ=10 ɇ/ɫɦ. ɋɢɥɚ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ ɞɜɢɠɟɧɢɸ ɩɪɨɩɨɪɰɢɨɧɚɥɶɧɚ ɩɟɪɜɨɣ ɫɬɟɩɟɧɢ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɝɪɭɡɚ: R=ȕȣ, ɝɞɟ ȕ=1,6 ɇɫ/ɫɦ. ɇɚɣɬɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɝɪɭɡɚ, ɟɫɥɢ ɜ ɧɚɱɚɥɶɧɵɣ ɦɨɦɟɧɬɝɪɭɡɛɵɥɫɦɟɳɟɧ ɢɡɩɨɥɨɠɟɧɢɹɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹɜɧɢɡ ɧɚ 4 ɫɦ ɢɟɦɭɛɵɥɚɫɨɨɛɳɟɧɚɜɧɢɡɧɚɱɚɥɶɧɚɹɫɤɨɪɨɫɬɶȣ0=4 ɫɦ/ɫ.

Ɋɟɲɟɧɢɟ.

ɇɚɩɪɚɜɢɦ ɨɫɶ ɯ ɜɟɪɬɢɤɚɥɶɧɨ ɜɧɢɡ ɩɨ ɩɪɭɠɢɧɟ, ɧɚɱɚɥɨ ɨɬɫɱɟɬɚ ɜɨɡɶɦɟɦ ɜ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ.

ɇɚɱɚɥɶɧɵɟ ɭɫɥɨɜɢɹ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɝɪɭɡɚ:

t 0, x

x0

4 ɫɦ,

x

x0

4 ɫɦ/ c.

ɂɡɨɛɪɚɡɢɦ ɝɪɭɡ ɜ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ, ɤɨɝɞɚ ɩɪɭɠɢɧɚ ɩɨɥɭɱɢɬ ɭɞɥɢɧɟɧɢɟ

D = d + x.

ɋɢɥɚ ɭɩɪɭɝɨɫɬɢ ɩɪɭɠɢɧɵ, ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɧɚɹ ɜɟɪɬɢɤɚɥɶɧɨ ɜɜɟɪɯ, ɪɚɜɧɚ

Fx c(d x) .

(1)

ɋɨɫɬɚɜɢɦ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɝɪɭɡɚ: mx P Fx Rx .

ɉɨɞɫɬɚɜɢɦ ɜ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɡɧɚɱɟɧɢɹ Fx ɢ Rx:

15

P

x P cd cx ΕΞx .

(2)

 

g

 

ȼ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ ɤ ɝɪɭɡɭ ɩɪɢɥɨɠɟɧɵ ɫɢɥɵ: Ɋ – ɟɝɨ ɜɟɫ, ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɧɵɣ ɩɨ ɜɟɪɬɢɤɚɥɢ ɜɧɢɡ, ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɚɹ ɫɢɥɚ ɭɩɪɭɝɨɫɬɢ Fɫɬ=cd, ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɧɚɹ ɜɜɟɪɯ. Ɍɚɤ ɤɚɤ ɝɪɭɡ ɧɚɯɨɞɢɬɫɹ ɜ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɢ, ɬɨ

 

 

 

P cd

 

 

0.

 

 

 

 

(3)

ɉɟɪɟɩɢɲɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ (2) ɜ ɜɢɞɟ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x 2nx k2 x 0,

 

 

 

 

(4)

ɝɞɟ Ξx

x, k

cg , n

Εg

 

, ɩɨɥɭɱɚɟɦ k

=

10

c-1, n =

8

ɫ-1, ɬɚɤɢɦ

ɨɛɪɚɡɨɦ, n < k.

P

2P

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɂɚɩɢɲɟɦ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɥɹ (4):

 

 

 

Ο2 2nΟ k2

0,

 

Ο

 

n ρ n2

k2

n ρi k2 n2 .

 

 

 

 

 

1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɝɪɭɡɚ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

 

 

 

x

e nt (c1 cos(

k2 n2 t) c2 sin(

k2 n2 t)) .

 

(5)

ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ ɧɚɱɚɥɶɧɵɟ ɭɫɥɨɜɢɹ, ɩɨɥɭɱɚɟɦ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵɟ ɢɧɬɟɝɪɢɪɨɜɚɧɢɹ

 

 

 

c1

 

x0 ,

 

c

x0

nx0

.

 

 

 

 

 

 

 

2

2 n 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

ɉɪɟɨɛɪɚɡɭɟɦ ɩɨɥɭɱɟɧɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ, ɨɩɪɟɞɟɥɹɹ

 

 

 

 

 

x0

Asin

 

,

x0

nx0

Acos .

 

(6)

Ɍɟɩɟɪɶ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɩɪɢɦɟɬ ɜɢɞ

 

k 2 n2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

Ae nt sin(

 

 

k 2 n2 t

).

 

 

(7)

Ⱦɜɢɠɟɧɢɟ ɝɪɭɡɚ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɡɚɬɭɯɚɸɳɢɦ (ɬ.ɤ. ɩɪɢ t x

0) ɫ ɤɪɭɝɨɜɨɣ

ɱɚɫɬɨɬɨɣ

kc

k 2 n2

. ɉɨɞɫɬɚɜɢɜ ɱɢɫɥɟɧɧɵɟ

ɡɧɚɱɟɧɢɹ

ɜ

ɮɨɪɦɭɥɵ,

ɧɚɯɨɞɢɦ Ⱥ=7,2 ɫɦ, Į=0,59 ɪɚɞ, kc=6 ɫ-1.

 

 

 

 

 

ɂɬɚɤ, ɝɪɭɡ ɫɨɜɟɪɲɚɟɬ ɡɚɬɭɯɚɸɳɢɟ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ ɩɨ ɡɚɤɨɧɭ

 

 

 

 

x

7,2e 8t sin(6t 0,59) ɫɦ.

 

 

(8)

ɉɟɪɢɨɞ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɪɚɜɟɧ Tc

1,05 ɫ.

 

 

 

 

kc

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɂɚɞɚɱɚ ʋ 2. Ɋɟɲɢɬɶ ɩɪɟɞɵɞɭɳɭɸ ɡɚɞɚɱɭ ɜ ɩɪɟɞɩɨɥɨɠɟɧɢɢ, ɱɬɨ ɫɢɥɚ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ ɞɜɢɠɟɧɢɸ ɪɚɜɧɚ R=ȕȣ, ɝɞɟ ȕ=5,2 Hɫ/ɫɦ. ȼ ɧɚɱɚɥɶɧɵɣ ɦɨɦɟɧɬ ɝɪɭɡ ɛɵɥ ɫɦɟɳɟɧ ɢɡ ɩɨɥɨɠɟɧɢɹ ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ ɧɚ 4 ɫɦ, ɢ ɟɦɭ ɛɵɥɚ ɫɨɨɛɳɟɧɚ ɜɜɟɪɯ ɧɚɱɚɥɶɧɚɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ȣ0=240 ɫɦ/ɫ.

Ɋɟɲɟɧɢɟ. ɇɚɩɪɚɜɢɦ ɨɫɶ ɯ ɜɟɪɬɢɤɚɥɶɧɨ ɜɧɢɡ ɩɨ ɩɪɭɠɢɧɟ, ɧɚɱɚɥɨ ɨɬɫɱɟɬɚ ɜɨɡɶɦɟɦ ɜ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ. ȼ ɞɚɧɧɨɦ ɫɥɭɱɚɟ

16

ɧɚɱɚɥɶɧɵɟ

ɭɫɥɨɜɢɹ

ɞɜɢɠɟɧɢɹ

ɝɪɭɡɚ

ɢɦɟɸɬ

ɜɢɞ

ɩɪɢ t

x

x0

4 ɫɦ

.

 

 

 

 

 

0

x0

240 ɫɦ/

 

 

 

 

 

 

x

ɫ

 

 

 

 

 

ɋɥɟɞɭɹ ɪɟɲɟɧɢɸ ɩɪɟɞɵɞɭɳɟɣ ɡɚɞɚɱɢ, ɩɨɥɭɱɢɦ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɝɪɭɡɚ

 

 

 

 

 

 

x 2nx kx

0, ɝɞɟ Ξx

x,

k

cg ,

n Εg .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

2P

 

 

ɉɨɞɫɬɚɜɢɜ ɱɢɫɥɟɧɧɵɟ ɡɧɚɱɟɧɢɹ, ɩɨɥɭɱɚɟɦ k=10 c-1, n=26 ɫ-1, ɬɚɤɢɦ

ɨɛɪɚɡɨɦ, n>k (ɫɥɭɱɚɣ ɛɨɥɶɲɨɝɨ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ).

 

 

Ɂɚɩɢɲɟɦ

ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɱɟɫɤɨɟ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

Ο2 2nΟ k2

0, ɟɝɨ

ɤɨɪɧɢ

ɪɚɜɧɵ Ο1

n

n2

k 2 , Ο2 n

k 2

n2 .

 

 

 

Ɍɚɤ ɤɚɤ n > k, ɬɨ ɤɨɪɧɢ Ȝ1 ɢ Ȝ2 ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɜɟɳɟɫɬɜɟɧɧɵɦɢ ɢ

ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɵɦɢ. ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɝɪɭɡɚ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ

 

 

 

 

 

x

ɫ1eΟ1t c2eΟ2t .

 

 

(9)

ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ ɧɚɱɚɥɶɧɵɟ ɭɫɥɨɜɢɹ, ɧɚɣɞɟɦ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵɟ ɢɧɬɟɝɪɢɪɨɜɚɧɢɹ:

c

 

Ο2 x0 x0

, c

2

Ο1x0 x0

.

 

Ο Ο

 

1

 

Ο

Ο

2

 

2

 

1

 

 

 

1

 

ɉɟɪɟɩɢɲɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ (1) ɫ ɭɱɟɬɨɦ ɧɚɣɞɟɧɧɵɯ ɡɧɚɱɟɧɢɣ:

x

1

>x

0

x

0

)eΟ2t

2

x

0

x

0

)e

Ο1t

.

 

 

(10)

 

 

 

 

Ο1 Ο2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ȼɨɫɩɨɥɶɡɨɜɚɜɲɢɫɶ ɡɧɚɱɟɧɢɹɦɢ Ȝ1 ɢ

Ȝ2

ɢ

ɝɢɩɟɪɛɨɥɢɱɟɫɤɢɦɢ

ɮɭɧɤɰɢɹɦɢ, ɡɚɩɢɲɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ (2) ɜ ɜɢɞɟ

 

 

 

 

 

 

x

e nt

>(x0

nx0 )sh

n2 k 2

x0

n2

k 2 ch

n2 k 2 t .

(11)

 

n2 k 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ⱦɜɢɠɟɧɢɟ ɝɪɭɡɚ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɚɩɟɪɢɨɞɢɱɟɫɤɢɦ ɢ ɩɪɢɬɨɦ ɡɚɬɭɯɚɸɳɢɦ, ɬ. ɤ. ɩɪɢ t x 0.

ɉɨɞɫɬɚɜɢɦ ɜ (3) ɱɢɫɥɟɧɧɵɟ ɡɧɚɱɟɧɢɹ,

ɩɨɥɭɱɢɦ x

 

1

e

26t

(29e

24t

5e

24t

)

6

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

ɢɥɢ x

e

26t

(12ch24t 17sh24t)

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ȼɵɹɫɧɢɦ, ɩɟɪɟɯɨɞɢɬ ɥɢ ɝɪɭɡ ɩɨɥɨɠɟɧɢɟ ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ:

1 e 26t (29e 24t 5e24t ) 0 . ȼɵɱɢɫɥɹɹ, ɩɨɥɭɱɚɟɦ t1=0,037 ɫ, t2= .

6

17

Ɂɧɚɱɟɧɢɟ t1 ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɟɬ ɩɟɪɟɯɨɞɭ ɝɪɭɡɚ ɱɟɪɟɡ ɩɨɥɨɠɟɧɢɟ ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ, t2 ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɟɬ ɡɚɬɭɯɚɧɢɸ ɞɜɢɠɟɧɢɹ. ɂɬɚɤ, ɜ ɞɚɧɧɨɣ ɡɚɞɚɱɟ ɝɪɭɡ ɩɪɨɯɨɞɢɬ ɨɞɢɧ ɪɚɡ ɱɟɪɟɡ ɩɨɥɨɠɟɧɢɟ ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ ɢ ɡɚɬɟɦ ɚɫɢɦɩɬɨɬɢɱɟɫɤɢ ɤ ɧɟɦɭ ɩɪɢɛɥɢɠɚɟɬɫɹ ɫ ɞɪɭɝɨɣ ɫɬɨɪɨɧɵ.

§5. ȼɵɧɭɠɞɟɧɧɵɟ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ

Ɂɚɞɚɱɚ ʋ 1. ɇɚ

ɪɢɫɭɧɤɟ

ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɚ ɫɯɟɦɚ ɩɪɢɛɨɪɚ ɞɥɹ

ɢɡɦɟɪɟɧɢɹ ɞɚɜɥɟɧɢɹ. Ʉ ɩɨɥɡɭɧɭ Ⱥ

ɜɟɫɨɦ Ɋ=196 Ƚ ɩɪɢɤɪɟɩɥɟɧɚ

ɫɬɪɟɥɤɚ

ȼ,

ɨɬɦɟɱɚɸɳɚɹ

ɩɨɤɚɡɚɧɢɹ

ɧɚ

ɧɟɩɨɞɜɢɠɧɨɣ

ɲɤɚɥɟ

ɋ.

ɉɨɥɡɭɧ

Ⱥ,

ɩɪɢɤɪɟɩɥɟɧɧɵɣ ɤ ɤɨɧɰɭ ɩɪɭɠɢɧɵ

 

 

 

 

D,

ɩɟɪɟɦɟɳɚɟɬɫɹ

ɩɨ

Ɉɩɪɟɞɟɥɢɬɶ:

 

ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɨɣ

ɢɞɟɚɥɶɧɨ

 

1)

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɫɬɪɟɥɤɢ ȼ

ɝɥɚɞɤɨɣ

ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ. Ʉ

ɩɨɥɡɭɧɭ

 

ɜ ɫɥɭɱɚɟ

ɨɬɫɭɬɫɬɜɢɹ

ɫɢɥɵ

ɩɪɢɥɨɠɟɧɚ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɚɹ ɫɢɥɚ

 

 

ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ;

 

S = H·sin(pt),

ɝɞɟ ɇ = 1,6 ɤȽ,

 

 

2)

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɫɬɪɟɥɤɢ ȼ

ɪ = 60

ɫ-1.

Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ

ɭɩɪɭɝɨɫɬɢ ɪɚɜɟɧ ɫ = 2

ɤȽ/ɫɦ. ȼ

 

ɩɪɢ

ɧɚɥɢɱɢɢ

ɫɢɥɵ

 

ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ,

 

ɧɚɱɚɥɶɧɵɣ

ɦɨɦɟɧɬ

ɩɨɥɡɭɧ

 

 

 

ɩɪɨɩɨɪɰɢɨɧɚɥɶɧɨɣ

ɩɟɪɜɨɣ

ɧɚɯɨɞɢɥɫɹ ɜ ɩɨɤɨɟ, ɜ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ

 

 

ɫɬɟɩɟɧɢ

ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɩɨɥɡɭɧɚ

ɫɬɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ.

 

 

R=ȕȣ, ɝɞɟ ȕ=25,6 Ƚ ɫ/ɫɦ.

 

 

 

 

 

 

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ. ɇɚɩɪɚɜɢɦ ɨɫɶ ɯ ɩɨ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɢ ɜɩɪɚɜɨ, ɜɡɹɜ ɧɚɱɚɥɨ ɨɬɫɱɟɬɚ ɜ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ ɩɨɥɡɭɧɚ, ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɟɦ ɧɟɞɟɮɨɪɦɢɪɨɜɚɧɧɨɣ ɩɪɭɠɢɧɟ.

ɇɚɱɚɥɶɧɵɟ ɭɫɥɨɜɢɹ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɩɨɥɡɭɧɚ: ɩɪɢ t 0 x 0, x 0 . ɂɡɨɛɪɚɡɢɦ ɩɨɥɡɭɧ ɫɦɟɳɟɧɧɵɦ ɢɡ ɩɨɥɨɠɟɧɢɹ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ ɜɩɪɚɜɨ ɧɚ ɯ.

ɉɪɢ ɷɬɨɦ ɩɪɭɠɢɧɚ ɪɚɫɬɹɧɟɬɫɹ ɧɚ D = ɯ. Ʉ ɩɨɥɡɭɧɭ ɩɪɢɥɨɠɟɧɵ ɫɢɥɵ: Ɋ – ɜɟɫ ɩɨɥɡɭɧɚ, N – ɧɨɪɦɚɥɶɧɚɹ ɪɟɚɤɰɢɹ, ɫɢɥɚ S, ɫɢɥɚ ɭɩɪɭɝɨɫɬɢ ɪɚɫɬɹɧɭɬɨɣ ɩɪɭɠɢɧɵ F.

ɋɨɫɬɚɜɢɦ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɩɨɥɡɭɧɚ ɜ ɩɪɨɟɤɰɢɢ ɧɚ

ɯ:

 

 

 

 

Hg

 

 

cg

 

 

mx

Sx Fx

ɢɥɢ

x

 

sin pt

x , ɨɬɤɭɞɚ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

P

 

P

 

 

 

 

 

x k 2 x

k sin pt,

(1)

ɝɞɟ k

cg ,

h

hg

. ȼ ɞɚɧɧɨɦ ɫɥɭɱɚɟ k=100 ɫ-1, h=8000 ɫɦ/ɫ-2.

 

 

P

 

P

 

 

 

 

 

 

 

Ɋɟɲɚɹ (1), ɧɚɣɞɟɦ ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɜ ɜɢɞɟ

18

 

 

 

 

 

 

 

 

x1

 

 

c1 cos(kt) c2 sin(kt).

 

 

 

(2)

ɑɚɫɬɧɨɟ

ɪɟɲɟɧɢɟ

 

 

ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ

 

(1)

 

ɩɪɢɦɟɦ

ɜ

ɜɢɞɟ

x2 Asin(pt) Bcos(pt), ɬɨɝɞɚ

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

 

 

 

 

 

 

 

sin( pt) .

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

2

p

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɂɚɩɢɲɟɦ ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (1), ɫɥɨɠɢɜ (2) ɢ (3):

 

 

 

 

 

x

 

 

 

c1 cos(kt) c2 sin(kt)

 

 

 

 

h

 

sin( pt) .

 

(4)

 

 

 

 

 

 

 

k

2

p

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ

ɧɚɱɚɥɶɧɵɟ

 

 

 

 

ɭɫɥɨɜɢɹ,

 

 

ɨɩɪɟɞɟɥɢɦ

ɩɨɫɬɨɹɧɧɵɟ

ɢɧɬɟɝɪɢɪɨɜɚɧɢɹ:

 

p

 

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c1 0, c2

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

k

2

p

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɂɬɚɤ, ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɫɬɪɟɥɤɢ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x

 

p

 

 

h

 

 

sin(kt)

 

 

 

h

 

sin( pt) .

 

(5)

k k

2

 

2

 

k

2

p

2

 

 

 

 

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɨɞɫɬɚɜɢɜ ɱɢɫɥɟɧɧɵɟ ɡɧɚɱɟɧɢɹ, ɩɨɥɭɱɢɦ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ( 0,75sin(100t) 1,25sin(60t)) .

 

(6)

Ɋɟɲɢɦ ɷɬɭ ɡɚɞɚɱɭ ɫ ɭɱɟɬɨɦ ɫɢɥɵ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ ɞɜɢɠɟɧɢɸ. Ʉ ɫɢɥɚɦ, ɪɚɧɟɟ ɩɪɢɥɨɠɟɧɧɵɦ ɤ ɩɨɥɡɭɧɭ, ɞɨɛɚɜɥɹɟɬɫɹ ɫɢɥɚ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ ɞɜɢɠɟɧɢɸ R, ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɧɚɹ ɜ ɫɬɨɪɨɧɭ, ɩɪɨɬɢɜɨɩɨɥɨɠɧɭɸ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɞɜɢɠɟɧɢɹ.

mx

Sx Fx

Rx ɢɥɢ x

Hg

sin pt

cg

x

Εg

x

, ɨɬɤɭɞɚ

 

 

 

 

 

 

P

 

P

P

 

 

 

x 2nx k 2 x

k sin pt,

 

 

(7)

ɝɞɟ k

cg ,

n Εg , h

hg . ȼ ɞɚɧɧɨɦ ɫɥɭɱɚɟ k = 100 ɫ-1, h = 80 ɫɦ ɫ-2,

 

P

2P

P

 

 

 

 

 

 

n = 64 ɫ-1, ɪ = 60 ɫ-1. ɂɬɚɤ, n < k ɢ p < k.

k2 n2 76,8

a

h

0,8 Η

arctg

 

2np

 

 

0,87 .

(k2 p2 )2 4n2 p2

k

2

2

 

 

 

 

 

p

 

Ⱥ ɫɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, ɜɵɛɢɪɚɹ ɱɚɫɬɧɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɜ

ɜɢɞɟ

x2

asin(pt Η),

ɩɨɥɭɱɢɦ

e 64t (c1 cos76,8t c2 sin 76,8t) 0,8sin(60t 0,87).

 

x

(8)

ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ ɧɚɱɚɥɶɧɵɟ ɭɫɥɨɜɢɹ, ɨɩɪɟɞɟɥɢɦ ɩɨɫɬɨɹɧɧɵɟ ɢɧɬɟɝɪɢɪɨɜɚɧɢɹ: ɫ1 = 0,62; ɫ2 = 0,12. ɉɟɪɟɩɢɲɟɦ ɮɨɪɦɭɥɭ (9):

x e 64t (0,62cos76,8t 0,12sin 76,8t) 0,8sin(60t 0,87).

(9)

ȼɜɟɞɟɦ ɨɛɨɡɧɚɱɟɧɢɟ: 0,62=bsinĮ; 0,12=bcosĮ, ɩɨɥɭɱɢɦ b=0,63, Į=1,74.

ɂɬɚɤ, ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɩɨɥɡɭɧɚ Ⱥ ɢ ɫɬɪɟɥɤɢ ȼ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ:

x >0,63e 64t sin(76,8t 1,74) 0,8sin(60t 0,87) ɫɦ.

(10)

19

ɉɟɪɜɨɟ ɫɥɚɝɚɟɦɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɨɩɪɟɞɟɥɹɬ ɤɨɥɟɛɚɧɢɟ ɫɬɪɟɥɤɢ ɫ ɱɚɫɬɨɬɨɣ ɫɜɨɛɨɞɧɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ, ɤɨɬɨɪɵɟ ɛɵɫɬɪɨ ɡɚɬɭɯɚɸɬ ɛɥɚɝɨɞɚɪɹ ɧɚɥɢɱɢɸ ɦɧɨɠɢɬɟɥɹ e-64t. ȼɬɨɪɨɟ ɫɥɚɝɚɟɦɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬ ɜɵɧɭɠɞɟɧɧɵɟ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ ɫɬɪɟɥɤɢ ȼ.

 

 

 

§6. Ɋɟɡɨɧɚɧɫ

 

 

 

Ɂɚɞɚɱɚ ʋ

1.

Ɉɩɪɟɞɟɥɢɬɶ

ȼ ɧɚɱɚɥɶɧɵɣ

ɦɨɦɟɧɬ

ɬɨɱɤɚ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

 

ɞɜɢɠɟɧɢɹ

ɧɚɯɨɞɢɥɚɫɶ ɜ ɩɨɤɨɟ ɜ ɧɚɱɚɥɟ

ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɨɣ

ɬɨɱɤɢ Ɇ

ɜɟɫɨɦ

ɨɬɫɱɟɬɚ

ɨɫɢ

ɯ.

ɋɢɥɨɣ

Ɋ=196 Ƚ, ɞɜɢɠɭɳɟɣɫɹ ɜɞɨɥɶ ɨɫɢ ɯ

ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ

ɞɜɢɠɟɧɢɸ

ɩɨɞ ɞɟɣɫɬɜɢɟɦ ɫɢɥɵ ɭɩɪɭɝɨɫɬɢ F

ɩɪɟɧɟɛɪɟɱɶ.

 

 

 

ɢ ɜɨɡɦɭɳɚɸɳɟɣ ɫɢɥɵ S. ɉɪɨɟɤɰɢɢ

 

 

 

 

ɷɬɢɯ ɫɢɥ ɧɚ ɨɫɶ ɯ ɪɚɜɧɵ: Fx = –cx,

 

 

 

 

Sx = H·sin(pt),

ɝɞɟ

ɫ = 2

ɤȽ/ɫɦ,

 

 

 

 

ɇ = 1,6 ɤȽ, ɪ = 101 ɫ-1.

Ɋɟɲɟɧɢɟ. Ɂɚɩɢɲɟɦ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɬɨɱɤɢ Ɇ ɜ

ɩɪɨɟɤɰɢɢ ɧɚ ɨɫɶ ɯ mx

Fx

Sx

ɢɥɢ mx

cx H sin pt

 

 

 

x k 2 x

hsin pt ,

(1)

ɝɞɟ k2

c

10000 ɫ 1,

p

101ɫ 1, h

 

H

8000 ɫɦ/ ɫ2..

 

 

 

 

m

 

 

 

 

m

ȼ ɞɚɧɧɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ ɩɪɨɢɫɯɨɞɹɬ ɜɛɥɢɡɢ ɪɟɡɨɧɚɧɫɚ (ɪɟɡɨɧɚɧɫ ɢɦɟɟɬ ɦɟɫɬɨ ɩɪɢ p=k) ɜ ɡɨɧɟ ɜɵɧɭɠɞɟɧɧɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɛɨɥɶɲɨɣ ɱɚɫɬɨɬɵ

(p>k).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɂɧɚɱɢɬ, ɪɟɲɟɧɢɟ ɩɪɢɧɢɦɚɟɬ ɜɢɞ

 

 

 

 

 

 

x

p

 

 

 

h

 

sin kt

 

 

h

 

sin pt .

(2)

k k

2

p

2

k

2

p

2

 

 

 

 

 

 

 

 

Ʉɚɤ ɫɥɟɞɭɟɬ ɢɡ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ, ɢɫɤɨɦɨɟ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɨɦ ɧɚɥɨɠɟɧɢɹ ɞɜɭɯ ɝɚɪɦɨɧɢɱɟɫɤɢɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ, ɩɪɨɢɫɯɨɞɹɳɢɯ ɫ ɩɨɱɬɢ ɪɚɜɧɵɦɢ ɤɪɭɝɨɜɵɦɢ ɱɚɫɬɨɬɚɦɢ ɫɜɨɛɨɞɧɵɯ k ɢ ɜɵɧɭɠɞɟɧɧɵɯ ɪ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ. Ɍ. ɤ. k§p, ɬɨ ɛɭɞɟɦ ɫɱɢɬɚɬɶ

 

 

 

 

p

| 1, p k | 2k | 2p.

(3)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ

ɩɟɪɜɨɟ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟ (3), ɩɟɪɟɩɢɲɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

(2),

x |

h

 

(sin pt sin kt) .

 

 

 

 

 

(k p)(k p)

 

 

ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ ɜɬɨɪɨɟ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟ (3), ɩɟɪɟɩɢɲɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ:

 

 

h

 

x

 

(sin pt sin kt) .

(4)

 

 

2k(k p)

 

ɉɪɟɨɛɪɚɡɨɜɚɜ ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ, ɩɨɥɭɱɢɦ

 

 

 

x a(t)cos pt ,

(5)

20

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