- •1.Законы динамики. Основные понятия и определения. Системы единиц.
- •2. Дифференциальные уравнения движения мат. Точки. В декартовых естесвенных координатах. Начальные условия движения.
- •3.Две основные задачи динамики мат. Точки. Законы свободного паденя.
- •4.Интегрирование дифференциальных уравнений движения точки в случаях:
- •5,6.Колебание точки. Классифкация сил. Основ. Типы колеб. Движения т. Диф.Ур. Прямолнейных колебанй точки.
- •7.Дифуры относительного движеня. Переносная и кориалисова силы инерции. Принцип относительности механики.
- •8.Механическая система. Классифкация сил, действующих на точку системы. Масса системы. Центр масс системы и его координаты.
- •9.Моменты инерции тв. Тела относительно полюса оси и плоскост. Радиус инерции.
- •10.Теорема о моментах инерции относительно паралельных осей. Моменты инерции простейших тел.
- •11.Теорема о движении центра масс мех. Сист. Законы сохранения центра масс.
- •13.Момент кол-во движения т. И системы. Кинетический момент вращающегося тв. Относительно оси вращения.Теорема об изменении моментак кол-во движения точки
- •14. Теорема об изменении кинетического момента мех. Системы. Диф.Ур. Вращеиня твердого тела вокруг неподвижной оси.
- •15. Работа сил. Работа сил, приложенных к твердому телу. Работа момента сопротивления при качении.
- •16 Кинетическая энергия материальной точки и механической системы. Теорема Кенига о кинетической энергии механической системы.
- •17 Теорема об изменении кинетической энергии. Закон сохранения механической энергии
- •18,19 Потенциальное силовое поле. Потенциальная энергия.
- •20 Число степеней свободы. Классификация связей. Возможные (виртуальные) перемещения системы.
- •21 Главный вектор момент сил инерции. Принципы д’Аламбера
- •22 Принцип возможных перемещений для механической системы.
- •24 Возможная(виртуальная работа). Общее уравнение динамики.
- •25 Обобщенные координаты, обобщенные скорости, обобщенные силы.
- •25 Обобщенные координаты системы, обобщенные силы, их вычисление.
- •26 Уравнение Лагранжа второго рода.
16 Кинетическая энергия материальной точки и механической системы. Теорема Кенига о кинетической энергии механической системы.
Т- это мера механического движения точки или системы, является скалярной величиной.
Для точки. Т= , мера движения материальной точки, равная половине произведения массы точки на квадрат её скорости, т.е. , называется её кинетической энергией.
В случае движения механической системы её Т определяется как алгебраическая сумма кинетических энергий отдельных точек.
Кинетическая энергия является характеристикой поступательного, и вращательного движения системы. Согласно определению, кинетическая энергия является скалярной величиной и притом существенно положительной. Кинетическая энергия, как точки , так и системы не зависит от направления скоростей точек. Кинетическая энергия системы может обратиться в 0 только в том случае. Когда скорости всех точек системы обращается в 0, т.е. в случае покоя системы.
Теорема Кенига: кинетическая энергия механической системы в общем случае движения определяется, как алгебраическая сумма кинетических энергий центра масс системы, имеющей массу равную массе всей системы, и кинетическую энергию системы в её относительном движении по отношению к центру масс. - теорема Кенига
α,β,γ-неподвижная система координат, x,y.z-подвижная система координат
. m-масса всей системы, -масса точек системы
17 Теорема об изменении кинетической энергии. Закон сохранения механической энергии
ma
T1-T0
Изменение кинетической энергии в точке при перемещении из одного положения в другое равно алгебраической сумме работ всех сил, которые действующих на точки на этом перемещении.
В случае если рассматривается движение механической системы, для которой главный вектор внутренних сил равен 0, теорема об изменении кинетической энергии механической системы формулируется следующим образом:
Изменение кинетической энергии механической системы при её перемещении из одного положения в другое равно сумме работ всех внешних сил действующих на механическую систему на произошедшем перемещении.
Закон сохранения механической энергии
, интегрируя это выражение получим: , Т + П = const.
Если материальная точка движется под действием потенциальной силы, то полная механическая энергия постоянна.
18,19 Потенциальное силовое поле. Потенциальная энергия.
Силовое поле - часть пространства, в каждой точке которого на помещенную в ней материальную точку действует сила, зависящая только от положения этой точки. Потенциальное силовое поле - это стационарное (не изменяющееся во времени) поле, работа сил которого не зависит от формы траектории точки, а только от ее начального и конечного положений. Силовая функция потенциального поля - такая функция, что: . Потенциальные силы - силы потенциального поля. Элементарная работа потенциальной силы равна полному дифференциалу силовой функции:
.
Полная работа потенциальной силы равна разности значений силовой функции в начальном и конечном положении точки. На замкнутом перемещении равна нулю.
Потенциальная энергия - величина, отличающаяся от силовой функции, взятой с отрицательным знаком, на постоянную величину - нулевое значение силовой функции. A = u0 - u = П. Проекции потенциальной силы, действующей на материальную точку равны взятым с отрицательным знаком частным производным от потенциальной энергии по соответствующим координатам: .
Эквипотенциальная поверхность - поверхность равного потенциала, единственная для каждой точки поля - ГМТ с постоянным значением потенциальной энергии.
Работа силы на конечном перемещении точки в потенциальном силовом поле. Потенциальная энергия.
Работа силы потенциального поля при перемещении точки из положения М1 в положение М2. (рис. 23).
Рис.23
Элементарная работа,
Это есть полный дифференциал силовой функции.
Работа на конечном перемещении
где u2 и u1 – значения силовой функции в точках М2 и М1.
Работа силы потенциального поля не зависит от траектории движения точки, а определяется лишь значениями силовой функции в начальном и конечном положениях точки. Если точка вернется в начальное положение, работа силы будет равна нулю. Работа окажется равной нулю и при переходе в другую точку М3, если там значение силовой функции будет такое же, как и в начальном положении. Точки с одинаковыми значениями силовой функции будут образовывать целую поверхность. иловое поле – это слоеное пространство, состоящее из таких поверхностей (рис. 23). Эти поверхности называются поверхностями уровня или эквипотенциальными поверхностями. Уравнения их: u(x, y, z)=C (C – постоянная, равная значению u в точках этой поверхности). А силовую функцию называют, соответственно, потенциалом поля. Эквипотенциальные поверхности не пересекаются. Иначе существовали бы точки поля с неопределенным потенциалом. Поскольку, при перемещении точки по эквипотенциальной поверхности работа силы равна нулю, то вектор силы перпендикулярен поверхности. Работа, которую совершит силапри переходе точки из определенного места М на нулевую поверхность, называют потенциальной энергией точки в этом определенном месте М:
(8)
Заметим, что потенциальная энергия в одной и той же точке поля зависит от выбора нулевой поверхности. По (8) силовая функция . Поэтому проекции силы на декартовы оси, по (6), так как ,
; ; (9)и вектор силы .