Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Задачник СтатикаКинематика.doc
Скачиваний:
83
Добавлен:
05.12.2018
Размер:
6.82 Mб
Скачать

2.3. Сложное движение точки

Сложным называется движение точки (или тела), которое рассматривается одновременно в разных системах отсчета.

Теорема о сложении скоростей. При сложном движении точки абсолютная скорость равна сумме ее относительной и переносной скоростей:

.

Теорема о сложении ускорений (теорема Кориолиса). При непоступательном переносном движении абсолютное ускорение точки находится как сумма трех ускорений: относительного , переносного и ускорения Кориолиса

, ,

где − угловая скорость переносного вращения.

Пример 2.3.1. Диск вращается вокруг оси, перпендикулярной его плоскости и проходящей через точку C, по закону рад (рис. 2.3.1а). Относительно диска по хорде AB движется точка М по закону  см. Определить абсолютную скорость и абсолютное ускорение точки M в момент времени t1 = 7 с, если OC = 45 см.

Решение:

1. Точка М совершает сложное движение: движется по диску (относительное движение) и вместе с диском (переносное движение).

2. Определим положение точки на хорде в указанный момент времени

и изобразим ее в заданный момент времени (рис. 2.3.1б).

3. По заданному закону относительного движения определим относительные скорость и ускорение точки M

, .

В момент времени t1:

, .

Изобразим оба вектора (рис. 2.3.2).

4. По заданному закону переносного движения и найденному положения точки M определим ее переносные скорость и ускорение. Угловые скорость и ускорение диска определяются равенствами

, .

Тогда

.

В заданный момент времени:

, .

Изобразим векторы (рис. 2.3.2) с учетом установленного характера движения диска (диск вращается в сторону противоположную указанному на рисунке направлению отсчета угла  замедленно).

5. Определим ускорение Кориолиса

.

Для определения направления ускорения Кориолиса можно воспользоваться правилом Жуковского (рис. 2.3.2).

6. Определим абсолютные скорость и ускорение точки M.

По теореме косинусов:

= 52,3 см/с.

(Рассматривая треугольник OCM, получим ).

Ускорение находится по его проекциям на оси координат

,

где

= 99,6 см/с2,

= 43,6 см/с2.

Откуда

a = 109 см/с2.

Задача 2.3.1. Диск радиуса 30 см вращается по закону рад вокруг оси, проходящей через точку О и перпендикулярной его плоскости (рис. 2.3.2). Точка М движется относительно диска по ободу согласно закону см. Определить абсолютные скорость и ускорение точки М в момент времени 1 с.

Ответ: v = 0,63 м/с, a = 2,79 м/с2.

Задача 2.3.2. Квадратная плита вращается по закону рад вокруг оси, проходящей через точку С и перпендикулярной плоскости чертежа (рис. 2.3.3). Точка М движется относительно плиты по полуокружности радиуса R = 45 см по закону см. Определить абсолютные скорость и ускорение в момент времени 1 с.

Ответ: v = 1,17 м/с, a = 3,06 м/с2.

Задача 2.3.3. Диск радиуса R = 20 см вращается по закону рад вок­руг оси, проходящей через точки А и В вдоль его диаметром диска (рис. 2.3.4). Точка М движется относительно диска по ободу согласно закону см. Определить абсолютные скорость и ускорение в момент времени 0,5 с.

Ответ: v = 1,91 м/с, a = 19,6 м/с2.

Задача 2.3.4. Диск радиуса R = 30 см вращается по закону рад вокруг оси, проходящей через точки А и В и касательной к его ободу (рис. 2.3.5). Точка М движется относительно диска по ободу согласно закону  см. Определить абсолютные скорость и ускорение в момент времени 2 с.

Ответ: v = 0,773 м/с, a = 2,52 м/с2.

Задача 2.3.5. Полудиск радиуса R = 60 см вращается по закону рад вокруг диаметральной оси, проходящей через точки А и В. Точка М движется относительно диска по полуокружности согласно закону  см (рис. 2.3.6). Определить абсолютные скорость и ускорение в момент времени 1 с.

Ответ: v = 0,696 м/с, a = 1,01 м/с2.

Задача 2.3.6. Кольцо радиуса R = 30 см вращается по закону рад вокруг оси, проходящей через точки А и В (рис. 2.3.7). Относительно кольца движется точка М по закону см. Определить абсолютные скорость и ускорение в момент времени 2 с, если OD = 15 см.

Ответ: v = 1,39 м/с, a = 5,68 м/с2.

Задача 2.3.7. Квадрат со стороной 40 см вращается по закону рад во­круг оси, проходящей через точки А и В и совпадающей с диагональю квадрата (рис. 2.3.8). Относительно квад­рата по его стороне движется точка М по закону  см. Определить абсолютные скорость и ускорение в момент времени 2 с.

Ответ: v = 32,4 см/с, a = 92,1 см/с2.

Задача 2.3.8. Диск радиуса R = 1,2 м вращается по закону рад вокруг оси, перпендикулярной его плоскости и проходящей через точку А. Относительно диска движется точ­ка М по ободу согласно закону см (рис. 2.3.9). Определить абсолютные скорость и ускорение в момент времени 2 с, если АВ = 40 см

Ответ: v = 4,33 м/с, a = 16,8 м/с2.

Задача 2.3.9. Треугольник вращается вокруг оси АВ по закону рад (рис. 2.3.10). Относительно треугольника по его гипотенузе движется точка М по закону см. Определить абсолютные скорость и ускорение в

момент времени 1 с, если О1О = 25 см.

Ответ: v = 27 cм/с, a = 64,2 cм/с2.

Задача 2.3.10. В кулисно-ползун­ном механизме (рис. 2.3.11) стержень 2 дви­жется влево замедленно. В момент вре­мени, когда угол  = 30, скорость и ус­корение его равны v2 = 1 м/с, a2 = 1 м/с2. Определить угловую скорость и угловое ускорение кулисы 1 в заданном положении механизма, если h = 20 см.

Ответ: 1 = 1,25 рад/с, 1 = 4,16 рад/с2.

Задача 2.3.11. Механизм приводится в движение кривошипом 1, который вращается с постоянной угловой скоростью 1 = 1 рад/с (рис. 2.3.12). Относительно шатуна 2 перемещается точка М по закону см. Определить абсолютное ускорение точки М в момент времени 1/3 с, когда угол  = 60, если ОА = СВ = 25 см.

Ответ: a = 2,11 м/с2.

Задача 2.3.12. Конус вращается вокруг своей оси с угловой скоростью рад/с (рис. 2.3.13). Относительно конуса по образующей движется точ­ка M согласно закону см. Определить абсолютные скорость и ускорение точки M в момент времени t1 = 0,25 с, если  = 60.

Ответ: v = 0,839 м/с, a = 3,24 м/с2.

Задача 2.3.13. Равнобедренный прямоугольный треугольник вращается по закону рад. Относительно треугольника по его гипотенузе движется точка M согласно закону  см (рис. 2.3.14). Определить абсолютные скорость и ускорение точки M в момент времени 0,5 с, если OB = OA = 40 см.

Ответ: v = 20,3 см/с, a = 59,7 см/с2.

Задача 2.3.14. Диск радиуса R = 40 см вращается с угловой скоростью  рад/с. Относительно диска по его ободу движется точка M согласно закону см (рис. 2.3.15). Определить абсолютные скорость и ускорение точки M в момент времени, когда точка в относительном движении пройдет путь равный четверти окружности диска, если OC = 10 см.

Ответ: v = 80,1 см/с, a = 48,2 см/с2.

Задача 2.3.15. В кулисно-ползунном механизме (рис. 2.3.16) стержень 1 вра­щается по закону рад. Определить абсолютное ускорение стержня 2 в момент времени, когда угол  = 30, если h = 34,6 см.

Ответ: v = 1,31 м/с, a = 1,94 м/с2.

Задача 2.3.16. Плоский механизм (рис. 2.3.17) приводится в движение кривошипом 1, который вращается с постоянной угловой скоростью 1 = 2 рад/с. Кривошип при помощи камня 3 приводит в движение кулису 2, а она при помощи камня 4 – стержень 5. Определить абсолютное ускорение стержня 5 в момент времени, когда шарнир в точке B находится в крайнем левом положении, если OC = CD = 40 см, BC = 30 см.

Ответ: a = 10,6 cм/с2.

Задача 2.3.17. Кривошипно-кулисный меха­низм приводится в движение кривошипом 1 (рис. 2.3.18), который вращается с постоянной угловой скоростью 1 рад/с. Определить максимальную и минимальную угло­вую скорость качающейся кулисы 3, а также ускорение точки B кулисы в крайних её положениях, если 4OA = 2OC = CB = 80 см.

Ответ: 3min = 0, 3max = 1 рад/с, aB = 46,2 cм/с2.

Рис. 2.3.19

Задача 2.3.18. Кривошипно-кулисный меха­низм приводится в движение кривошипом 1 дли­ны 50 см (рис. 2.3.19), который вращается с по­стоянной угловой скоростью 1 рад/с.

Определить скорость и ускорение кулисы 3 как функцию угла .

Ответ:

2.3.1.

а) б)

2.3.2

Рис. 2.3.3

Рис. 2.3.4.

Рис. 2.3.5

Рис. 2.3.6

Рис. 2.3.7

Рис. 2.3.8

Рис. 2.3.9

Рис. 2.3.10

Рис. 2.3.11

Рис. 2.3.12

Рис. 2.3.13

Рис. 2.3.14

Рис. 2.3.15

Рис. 2.3.16

Рис. 2.3.17

Рис. 2.3.18