- •Раздел 2. Кинематика точки и твердого тела Глава 8. Кинематика точки
- •Введение в кинематику
- •8.2. Способы задания движения точки
- •1) Векторный, 2) координатный, 3) естественный (или траекторный).
- •1. Векторный способ задания движения точки.
- •8.3. Вектор скорости точки
- •8.4. Вектор ускорения точки
- •8.5.2. Ускорение точки
- •8.6. Скорость и ускорение точки при естественном способе задания движения
- •8.5. Скорость и ускорение точки при координатном способе задания движения
- •8.5.1. Скорость точки
- •8.6.1. Скорость точки
- •8.6.2. Ускорение точки
- •8.7 Определение траектории точки по заданным уравнениям движения точки
- •Глава 9. Поступательное и вращательное движение твердого тела
- •9.1 Поступательное движение
- •9.2. Вращательное движение твердого тела вокруг неподвижной оси
- •9.2.1. Угловая скорость и угловое ускорение тела
- •9.2.2. Скорости и ускорения точек вращающегося тела
- •Глава 10. Плоскопараллельное движение твердого тела
- •10.1 Уравнения плоскопараллельного движения. Разложение движения на поступательное и вращательное
- •10.2 Определение скоростей точек плоской фигуры
- •10.3. Теорема о проекциях скоростей двух точек тела
- •10.4. Определение скоростей точек плоской фигуры с помощью мгновенного центра скоростей
- •10.5. Определение ускорений точек плоской фигуры
- •Глава 11. Движение твердого тела вокруг неподвижной точки и движение свободного твердого тела
- •11.1. Движение твердого тела, имеющего одну неподвижную точку
- •11.2 Скорости и ускорения точек тела
- •11.3 Общий случай движения свободного твердого тела
- •Глава 12. Сложное движение точки
- •12.1 Относительное, переносное и абсолютное движения
- •12.2 Теорема о сложении скоростей
- •12.3. Теорема о сложении ускорений (теорема Кориолиса)
- •Глава 13. Сложное движение тела
- •13.1. Сложение поступательных движений
- •13.2. Сложение вращений вокруг двух параллельных осей
- •13.3. Цилиндрические зубчатые передачи
- •13.4. Сложение вращений вокруг пересекающихся осей
- •13.5. Сложение поступательного и вращательного движений. Винтовое движение
8.7 Определение траектории точки по заданным уравнениям движения точки
Задачи, решаемые методами кинематики точки, могут состоять в определении траектории точки.
Зная закон движения точки в прямоугольной системе координат, можно определить уравнение траектории точки. Для этого нужно из уравнений движения исключить времяt. Так, исключив времяtиз уравнений (3), получим уравнение траектории
|
|
а после исключения времени tиз уравнения (4) уравнение траектории примет вид
|
|
(23) |
Например, исключив время tиз заданных уравнений
и
,
получим уравнение траектории
.
В этом случае точка движется по прямой,
проходящей через начало координат.
Глава 9. Поступательное и вращательное движение твердого тела
9.1. Поступательное движение.
9.2. Вращательное движение твердого тела вокруг неподвижной оси:
9.2.1. Угловая скорость и угловое ускорение тела.
9.2.2. Скорости и ускорения точек вращающегося тела.
Различают пять видов движения твердого тела:
1) поступательное;
2) вращательное;
3) плоское или плоскопараллельное;
4) движение твердого тела вокруг неподвижной точки (сферическое);
5) общий случай движения твердого тела.
9.1 Поступательное движение
Задачи кинематики твердого тела распадаются на две части:
1) задание движения и определение кинематических характеристик движения тела в целом;
2) определение кинематических характеристик отдельных точек тела.
Поступательным называется такое движение твердого тела, при котором любая прямая, проведенная в этом теле, перемещается, оставаясь параллельной своему начальному направлению.
Поступательное движение не следует смешивать с прямолинейным. При поступательном движении тела траектории его точек могут быть криволинейными.
Свойства поступательного движения определяются следующей теоремой: при поступательном движении все точки тела описывают одинаковые (при наложении совпадающие) траектории и имеют в каждый момент времени одинаковые по модулю и направлению скорости и ускорения.

Рисунок 2.1
Для доказательства теоремы выберем две
произвольные точки твердого тела Аи В, положение которых в момент
времениt определяются
радиусами-векторами
и
(рис.
132,Т); проведем из точкиАв точкуВрадиус-вектор
.
Тогда
|
|
(24) |
При этом длина АВпостоянна, как
расстояние между точками твердого тела
, а направление
остается неизменным, так как тело
движется поступательно. Таким образом,
вектор
во все время движения тела остается
постоянным (
=const).
Вследствие этого, как видно из равенства
,
траектория точкиВполучается из
траектории точкиАпараллельным
смещением всех ее точек на постоянный
вектор
.
Следовательно, траектории точекА иВбудет действительно одинаковыми
(при наложении совпадающими) кривыми.
Для нахождения скоростей точек А иВпродифференцируем обе части
равенства
по времени. Получим
,
но![]()
а
.
В результате находим, что
,
скорости точек А иВгеометрически равны, т.е. в любой момент времени скорости точекА иВодинаковы по модулю и направлению.
Беря от обеих частей полеченного равенства производные по времени, найдем:
или
.
Следовательно, ускорении точек А иВтела в любой момент времени тоже одинаковы по модулю и направлению.
Так как точки А иВпроизвольны, то полученные соотношения относятся ко всем точкам.
Установленные свойства поступательного движения позволяют свести изучение поступательного движения твердого тела к изучению движения отдельной точки этого тела, т.е. к задаче кинематики точки, нами уже рассмотренной.
Общие для всех точек твердого тела,
движущегося поступательно, скорость
и
ускорение
называютскоростью и ускорением
поступательного движения твердого
тела.
При любом другом движении твердого тела точки тела движутся с различными скоростями и ускорениями.
Точки твердого тела, движущегося поступательно, могут описывать любые траектории, в том числе и прямые.
Примером поступательного движения твердого тела является движение спарника. Все точки спарника описывают окружности радиусом равным длине кривошипа, и имеют геометрически равные скорости и ускорения.
