либо ускорение В частности если телу сообщается поворотное кориолисово ускорение происхождение которог
Работа добавлена на сайт samzan.net:
§ 45. Проявление поворотных (кориолисовых) сил инерции
При вращательном движении твёрдых тел проявляются центро бежные и в некоторых случаях так называемые кориолисовы, силы, инерции.
Ряд примеров проявления центробежной силы инерции уже был рассмотрен нами в § 20.
Всякая сила инерции представляет собой реакцию тела, прило женную к связям и возникающую тогда, когда вследствие существо вания связей телу сообщается какое-либо ускорение. В частности, если телу сообщается поворотное (кориолисово) ускорение (проис хождение которого было рассмотрено нами в § 7), то тело развивает поворотную (кориолисову) силу инерции, равную произведению массы тела на поворотное ускорение, направленную противоположно поворотному ускорению и приложенную к связям.
Гироскопический эффект, т. е. сопротивление, которое оказывает гироскоп, когда мы поворачиваем его ось вращения, есть не что иное, как проявление развиваемой гироскопом поворотной (кориолисовой) силы инерции. Чтобы убедиться, что гироскопические силы и поворотные силы инерции — одно и то же, рассмотрим ещё раз
с новой точки зрения причины, вызывающие гироскопический эффект.
Допустим, что наблюдатель держит в руках ось (подшипники оси)
быстро вращающегося гироскопа и, поворачиваясь, изменяет положение оси гироскопа в пространстве, не изме няя относительно гироскопа положения туло вища и рук. Возьмём систему координат, связанную с упомянутым наблюдателем. По отношению к астрономической инерциальной системе координат указанная система коор динат является подвижной; переносным дви жением в данном случае будет поворот наблюдателя. Допустим, что наблюдатель поворачивается с угловой скоростью . На рис. 131 ось, вокруг которой повора чиваются совместно гироскоп, наблюдатель и подвижная система ориентировки, изобра жена пунктирной стрелкой и отмечена сим волом пов. Угловую скорость вращения гироскопа вокруг своей оси обозначим че рез ', а окружную скорость какой-либо частицы гироскопа обозначим через v = 'r (где r — расстояние частицы от оси гироскопа). Ясно, что v в дан ном случае означает скорость относительного движения (в первой главе эту скорость относительного движения мы обозначили через ). Согласно сказанному в § 10 поворотное ускорение направлено перпендикулярно к оси поворота подвижной системы ориенти ровки и перпендикулярно к относительной скорости, причём пово ротное ускорение направлено туда, куда нужно смотреть, чтобы перемещение от оси поворота к вектору относительной скорости было видно происходящим по часовой стрелке. Следовательно, пово ротное ускорение для частиц, лежащих на оси поворота, jпов, направлено так, как показано на рис. 131.
Рис. 131. Кориолисово ускорение в гироскопе.
Рис. 132. Кориолисовы силы (а) и силы реакции (б) в гироскопе.
Направление поворотной силы инерции, развиваемой указанными частицами, показано на рис. 132, а. Поскольку поворотное ускорение пропорционально синусу угла между осью поворота подвижной системы и направлением относительной скорости, то очевидно, что для раз личных частиц гироскопа поворотное ускорение будет иметь неоди наковую величину. Для частиц, окружная скорость которых в данный момент параллельна оси поворота, jпов равно нулю. Если принять во внимание симметрию гироскопа, то нетрудно сообразить, что сум марные поворотные силы инерции, развиваемые всеми частицами гироскопа, дадут пару сил, ориентированную так же, как силы инер ции для частиц, расположенных на оси поворота (рис. 132, а). Эта: пара сил и представляет собой реакцию, с которой ось гироскопа действует на руки наблюдателя, стремящегося повернуть гироскоп
(рис. 132, б); когда наблюдатель поворачивается с гироскопом в руках справа налево, ось гироскопа оказывает на правую руку давление вверх, а на левую — вниз (ось вращения гироскопа стремится со впасть с осью поворота).
Вследствие суточного вращения Земли поворотные силы инерции проявляются при движении по поверхности Земли. Суточное вращение Земли, происходящее с запада на восток, можно изобразить вектором угло вой скорости, направлен ным по земной оси от южного полюса к север ному. Если какое-либо тело движется в северном полушарии по меридиану от полюса к экватору,
то поворотное ускорение этого тела направлено касательно к поверхности Земли на восток, и сле довательно, поворотная сила инерции, развивае мая этим телом, направ лена на запад (рис. 133).
Рис. 133. Кориолисовы силы при движении по поверхности Земли.
Поворотная сила инерции,
развиваемая рекой, теку щей от полюса к эква тору, приложена к западному берегу реки, который со временем подмывается и поэтому обычно бывает круче восточного берега.
Нетрудно сообразить, что и в южном полушарии поворотное ускорение тела, движущегося от полюса к экватору, направлено в ту же сторону, что и в северном полушарии, т. е. на восток, а пово ротная сила инерции — на запад.
Сказанным объясняется направление пассатных ветров. У эква тора потоки нагретого воздуха поднимаются вверх и растекаются к полюсам. В нижнем слое атмосферы холодный воздух движется от полюсов к экватору. В этом нижнем течении воздуха поворотные силы инерции создают давление, которое отклоняет потоки воздуха от меридиана на запад, так что по мере приближения к тропикам ветер получает постоянное направление: в северном полушарии — с северо-востока, в южном полушарии — с юго-востока на запад.
Поворотные силы инерции и, в частности, гироскопические силы играют известную роль во всех областях техники, где встречаются быстро вращающиеся диски, колёса, махо вики и т. д. В железнодорожном деле гиро скопические силы проявляются на закругле ниях пути, увеличивая вертикальное давление колёс на внешний рельс и уменьшая давление на внутренний. При движении велосипеда гироскопические силы имеют большое значе ние, играя здесь полезную роль, а именно: реактивный момент вращающихся колёс спо собствует устойчивости велосипеда.
Рис. 134. Турбина АВ, установленная вдоль кор пуса корабля, при качке развивает полезные гиро скопические силы.
Двигатели, установленные на кораблях, могут вызывать значительные реактивные мо менты как при качке корабля, так и при пе ремене курса. На рис. 134 представлен разрез корабля, вдоль корпуса которого расположена турбина АВ. При килевой качке ось турбины изменяет своё положение. Вследствие этого появляются давления оси на подшипники, могущие достичь больших значений. На рис. 134 представлен случай, когда нос корабля опускается. При его подня тии давления будут направлены в противоположные стороны. Подоб ные этому явления мы наблюдаем и при полёте самолёта, причём роль гироскопа играют здесь пропеллер и мотор. Если пропеллер вращается по стрелке часов (если смотреть со стороны лётчика), то при повороте самолёта направо мы получим реактивный момент, наклоняющий переднюю часть самолёта вниз, а при повороте налево— вверх. Заметим, что при изменении высоты полёта самолёт соответственно поворачивается около вертикальной оси.
2. тематику студентів фізикотехнічного факультету ПНУ ім
3. жидкость в смесителе идеально перемешана теплофизические свойства жидкости в смесителе и рубашке постоя
4. организация учреждение предприятие выполняющая научные исследования и разработки в качестве основной
5. 2013 з-п П
6. исторически сложившийся тип вид журналистского произведения
7. до н э в Греции и продлилась до VI в
8. Красноярска Ассортимент Широта базовая
9. Познакомить детей с цифрами 1 2; развести понятие числа и цифры уточнить понятие пары и уметь ориентироватьс
10. Тема- Лексические нормы современного русского языка Задание
11. НЕКОТОРЫЕ ПРОБЛЕМЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ИСПОЛНЕНИЯ ДЕНЕЖНЫХ ОБЯЗАТЕЛЬСТВ
12. Тема 1. Доказательства эволюция приматов Период Эпоха Начало млн
13. Банковская система
14. Технологія кондитерських виробів 1.
15. Ароморфозы позволяют переходить в новые среды обитания то есть выходить в новые адаптационные зоны
16. Молдова й Білорусь
17. Статья- Принципы обучающихся организаций.html
18. Право міжнародних організацій
19. Электронные СМИ как составляющая информационных войн
20. тема описательного государственного устройства