4.5. Алгоритм решения задач с помощью теоремы о движении центра масс смт – схема алгоритма д45 цмс с комментариями и примерами

К.2. Рассматриваемый объект принимается за МС, указывается система отсчета, в которой исследуется ее движение. Выделяются и нумеруются МТ и НМС, входящие в МС. На чертеже изображается силовая схема, т.е. рисуются все внешние силы и моменты, действующие на МС, в том числе внешние пассивные силы и моменты – реакции связи на основании принципа освобождаемости от связей (аксиома 5 статики). Формулируются начальные условия.

К.3, 4. Находятся проекции главного вектора внешних сил и радиуса-вектора центра масс только на те направления (оси), вдоль которых необходимо определить силы (1-я задача динамики) и перемещения или кинематические параметры (2-я задача динамики).

Координаты центра масс МС вычисляются для текущего или заданного момента времени через заданные размеры и параметры движения. Для определения координат центра масс может быть использована схема алгоритма С08 ОЦТ (Ч.2 Статика), а в случае сложного движения МТ, входящей в МС, алгоритм К07 СДТ (Ч.1 Кинематика).

К.5.б. Для случая и ось x выбрана для определенности. В реальной задаче такой осью может быть любая другая.

К.8.в. При интегрировании используются либо метод разделения переменных, либо теория линейных дифференциальных уравнений первого и второго порядков. Постоянные интегрирования находятся с помощью начальных условий.

Примечание

Теорема о движении центра масс МС чаще всего применяется в случаях, когда НМС совершает поступательное движение, а МТ - любое движение, для определения перемещений того или иного объекта и для определения пассивных сил – реакций связи, вызванных этими перемещениями.

Пример 1

2 Электрический мотор массы установлен без крепления на негладком горизонтальном фундаменте (коэффициент трения скольжения f). На валу мотора под прямым углом закреплен одним концом однородный стержень длиной 2 и массы . На другой конец стержня насажен точечный груз массы (рис. 31). Угловая скорость вала постоянна и равна . Определить суммарную силу давления на фундамент, горизонтальное перемещение мотора и условия, при которых мотор будет подпрыгивать, не будучи прикреплен болтами.

Решение задачи по алгоритму визуализировано.

Рис. 31

В начальный момент мотор находится в покое и стержень горизонтален. Ось х горизонтальна, ось у проходит через вал в начальный момент времени.

МС состоит из: двух АТТ (мотор и стержень) и МТ (груз).

3 С04 ППВ

Обозначим координаты центра масс мотора через х₁, у₁, центра масс стержня х₂, у₂, и координаты груза х₃, у₃ в момент времени t. Координаты центра масс стержня и груза записы-ваются с учетом того, что они участвуют в сложном движении (переносном движении вместе с мотором и относительном вращательном движении относительно мотора).