Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

MetodTM_vse_spets_Ctat_Kin

.pdf
Скачиваний:
56
Добавлен:
03.06.2015
Размер:
722.33 Кб
Скачать

 

Переносное нормальное

ускорение

aen

рассчитывается по формуле:

an

= ω2h

и в момент времени t

= 1 с an (1) = ω2

(1)h = 6

 

= 10,4 см/с2. Век-

3

e

e e

1

e

e

e

 

 

 

 

r

направлен по линии

АМ1 к оси

тор переносного нормального ускорения aen

вращения (см. рис. 3.8).

 

 

 

 

 

 

 

По условию задачи вектор скорости относительного движения точки Vr

лежит в плоскости, перпендикулярной оси переносного вращения,

то есть, пер-

пендикулярен вектору угловой скорости переносного движения ωe . Тогда мо-

дуль ускорения Кориолиса при t = 1 с a

к

= 2ω V

= 2 ×1×18π = 113,1 см/с2.

1

e r

 

r

Так как вектор относительной скорости точки Vr ωe , то по правилу Жу-

ковского для определения направления ускорения Кориолиса достаточно по-

вернуть вектор относительной скорости точки Vr на 90° в сторону переносного движения вокруг оси, параллельной оси вращения и проходящей через точку М1

(см. рис. 3.8). Для определения абсолютного ускорения спроецируем на прямо-

r

r

r

r

 

r

r

угольные оси xМ1y (см. рис. 3.8) векторное равенство a

= a

τ + an + a

τ + an + a .

 

 

r

r

e

e

к

Получим: ay = aeτcos30o + aencos60o + arτ = 97,9 см/с2,

Рис. 3 9. Схема движения точки стержня, укреплённого на электромоторе

ax = −aeτcos60o + aencos30o + arn aк =228,4 см/с2.

Модуль абсолютного ускорения: a = ax2 + a2y = 248,5 см/с2.

Задача 2. К вращающемуся валу электро-

мотора прикреплён стержень ОМ длины R = 6 см.

Во время работы электромотора точка М стержня из начального положения С перемещается по ду-

ге

окружности

согласно

уравнению

СМ =

yr = πt2 см.

При этом электромотор, уста-

70

новленный без креплений, совершает горизонтальные гармонические колебания на фундаменте по закону xe = 5sin(πt / 3) см.

Определить абсолютное ускорение точки М в момент времени t1 = 1 с.

Решение

Точка М совершает сложное движение – относительно электромотора и вместе с ним. Относительным движением точки будет её движение по дуге ок-

ружности радиуса R, переносным – поступательное горизонтальное, прямоли-

нейное движение электромотора.

Найдём положение точки относительно электродвигателя в заданный мо-

мент времени. Угол α , отсчитываемый стержнем ОМ от начального положения

ОС, в момент времени t = 1 с составляет α =

yr (t1)

=

π = 30°. Положение точ-

 

1

R

 

6

 

 

ки в момент времени t1 = 1 с отмечено на рис. 3.10 буквой М1.

Относительное движение точки задано естественным способом, как закон изменения длины дуги. Относительная скорость Vr = y&r = 2πt . В момент вре-

мени t1 = 1 с Vr = 6,28 см/с. Вектор Vr относительной скорости направлен пер-

пендикулярно стержню ОМ1 (рис. 3.10).

 

Скорость

точки в

переносном

 

движении – это скорость горизонталь-

 

ного

движения

 

электродвигателя:

 

&

=

cos(πt / 3). В момент вре-

 

 

 

 

Ve = xe

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мени t

= 1с V

=

cos60o

= 2,62 см/с.

 

 

 

1

 

 

 

e

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вектор Ve переносной скорости точки

 

М направлен

параллельно

линии дви-

Рис. 3.10. Расчётная схема вычисления

жения электродвигателя (см. рис. 3.10).

абсолютной скорости

и абсолютного ускорения точки

71

Абсолютная скорость точки определяется на основании теоремы сложе-

ния скоростей при сложном движении: VM =Ve + Vr . Для того, чтобы найти ве-

личину абсолютной скорости выберем оси хМ1у, как показано на рис. 3.10, и

спроецируем векторное равенство сложения скоростей на эти оси. Получим:

V =V V cos60o = – 0,52 см/с (проекция направлена в отрицательную сторону

Mx

 

e

r

 

 

 

оси

х),

V

My

= V cos30o = 5,44 см/с. Модуль абсолютной скорости

 

 

 

 

 

r

 

 

 

 

= 5,46 см/с. Вектор абсолютной скорости направлен по диаго-

VM =

VMx2

+ VMy2

нали параллелограмма, построенного на векторах Ve и Vr .

При поступательном переносном движении точки ωe = 0 и потому aк = 0.

Относительное ускорение точки при движении по окружности раскладывается

 

 

 

 

 

 

r

r

 

r

 

 

на две составляющие ar

= arτ + arn , направленные вдоль стержня ОМ и перпен-

дикулярно ему. Кроме

того, при прямолинейном относительном движении

aen = 0.

В

результате,

теорема

о сложении ускорений принимает

вид

r

 

 

rτ

rn

r

 

 

 

 

 

τ

&

aM

= ar

+ ar

+ ae ,

где

модули

векторов вычисляются по формулам ar

= Vr ,

n

 

V 2

 

τ

 

 

 

2

 

 

 

 

 

r

 

&

 

 

 

 

 

 

ar

=

 

R

, ae = ae = Ve

=

9

sin(πt / 3) и в момент времени t1 = 1с равны

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

arτ = 6,28 см/с2, arn

= 6,57 см/с2, ae

= – 4,75 см/с2. Направления векторов уско-

рений показаны на рис. 3.10. Для вычисления модуля абсолютного ускорения точки спроецируем векторное равенство сложения ускорений на оси выбранной ранее системы координат хМ1у. Получим:

aMx = −arτcos60o arncos30o ae = – 4,08 см/с2, aMy = arτcos30o arncos60o = 2,15 см/с2.

Величина абсолютного ускорения aM = aMx2 + aMy2 = 4,61 см/с2.

72

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Бать М. И., Джанелидзе Г. Ю., Кельзон А. С. Теоретическая механика в при-

мерах и задачах: Т.1-2. СПб.: Лань, 2010.

Бутенин Н. В., Лунц Я. Л., Меркин Д. Р. Курс теоретической механики: Т.1-2.

М.: Наука, 2009.

Вебер Г. Э., Ляпцев, С. А. Лекции по теоретической механике. Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2008.

Тарг С. М. Краткий курс теоретической механики. М.: Высшая школа, 2010.

73

Учебное издание

Юрий Михайлович Казаков

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА

сборник заданий для расчетно-графических работ Статика, Кинематика

Учебно-методическое пособие

для самостоятельной работы студентов

Редактор В.В. Баклаева

Подписано в печать Бумага писчая. Формат бумаги 60×84 1/16.

Гарнитура Times New Roman. Печать на ризографе. Печ. л. Уч. изд. л. Тираж экз. Заказ №

Издательство УГГУ 620144, Екатеринбург, ул. Куйбышева, 30

Уральский государственный горный университет Отпечатано с оригинал-макета

в лаборатории множительной техники УГГУ

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]