тема состоит из нескольких тел то Т Тк
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Кинетическая энергия системы – скалярная величина Т, равная арифметической сумме кинетической энергий всех точек системы: . Если система состоит из нескольких тел, то Т = Тк. Поступательное движение: Тпост=. Вращательное движ-ие: Твр=, Jz– момент инерции относительно оси вращения. Плоскопараллельное (плоское) движ-ие: Тпл=+, vC – скорость центра масс. Общий случай: Т=+, JCP – момент инерции тела относительно мгновенной оси. Теорема Кенига: Т=+ – кинетич. энергия мех. сист. = сумме кинетич. энергии центра масс системы, масса которого равна массе всей системы, и кинетич. энергии этой системы в ее относительном движении относительно центра масс. Работа силы: , работа момента: . Мощность: N= Fv, N=Mz.
Теорема об изменении кинетической энергии системы: в дифференциальной форме: dT = , , – элементарные работы, действующих на точку внешних и внутренних сил, в конечной форме:
Т2 – Т1= . Для неизменяемой системы и Т2 – Т1= , т.е. изменение кинетической энергии твердого тела на некотором перемещении равно сумме работ внешних сил, действующих на тело на этом перемещении. Если сумма работ реакций связей на любом возможном перемещении системы равна нулю, то такие связи называются идеальными. Коэффициент полезного действия (кпд):< 1, Апол.сопр. – работа полезных сил сопротивления (сил, для которых предназначена машина), Азатр= Апол.сопр.+ Авр.сопр. – затраченная работа, Авр.сопр.-– работа вредных сил сопротивления (силы трения, сопротивления воздуха и т.п.).
= Nмаш/Nдв, Nмаш – полезная мощность машины, Nдв – мощность дв-ля, приводящего ее в движение. Закон сохранения полной механической энергии: Т + П = const. Если система движется под действием потенциальных сил, то сумма кинетической и потенциальной энергий сохраняет постоянное значение. (Т + П — интеграл энергии). Потенциальные силы – силы, работа которых не зависит от вида траектории, по которой перемещается точка (пр.: сила тяжести, сила упругости) Непотенциальные – напр.: силы трения. Механическая энергия – сумма кинетической и потенциальной энергий. Расход механической энергии обычно означает превращение ее в теплоту, электричество, звук или свет, а приток механической энергии связан с обратным процессом превращения различных видов энергии в механическую энергию.
Динамика плоского движения твердого тела
Положение тела определяется положением полюса и углом поворота тела вокруг полюса. Дифф-ные уравнения плоского движения тв. тела:
; ; , С – центр масс тела, JC – момент инерции тела относительно оси, перпендикулярной плоскости движения тела и проходящей через его центр масс.
Принцип Даламбера (метод кинетостатики)
В каждый момент движения сумма активных сил, реакций связей и сил инерции равна нулю — принцип Даламбера для материальной точки.
– внешняя сила, – внутренняя сила. Сила инерции: , знак (–) показывает, что сила инерции направлена в противоположную сторону ускорению.
Для системы добавляется уравнение моментов: . Обозначают: – главный вектор сил инерции, – главный момент сил инерции. Учитывая, что геометрическая сумма внутренних сил и сумма их моментов равна нулю , , получаем: , — уравнения кинетостатики. Принцип Даламбера для системы – если в любой момент времени к каждой точке системы приложить, кроме реально действующих сил, соответствующие силы инерции, то полученная система сил будет находиться в равновесии и к ней можно применять уравнения статики. Это упрощает процесс решения задач.
Главный вектор сил инерции равен произведению массы тела на ускорение его центра масс и направлен противоположно этому ускорению.
Главный момент сил инерции зависит от вида движения: при поступательном движении ; при плоском , при вращении вокруг оси z, проходящей через центр масс тела,
Динамика твердого тела
Дифференциальные ур-ния поступательного движения твердого тела: и т.д. – проекция внешней силы. Все точки тела движутся так же, как и его центр масс С. Для осуществления поступательного движения необходимо, чтобы главный момент всех внешних сил относительно центра масс был равен 0: =0.
Дифф-ные ур-ния вращения твердого тела вокруг неподвижной оси: ,
Jz – момент инерции тела относительно оси вращения z, – момент внешних сил относительно оси вращения (вращающий момент). , – угловое ускорение, чем больше момент инерции при данном , тем меньше ускорение, т.е момент инерции при вращательном движении является аналогом массы при поступательном. Зная , можно найти закон вращения тела =f(t), и, наоборот, зная =f(t), можно найти момент. Частные случаи: 1) если = 0, то = const – тело вращается равномерно; 2) = const, то = const – вращение равнопеременное. Уравнение аналогичное дифф-ному уравнению прямолинейного движения точки .
Физический маятник – твердое тело, совершающее колебания вокруг неподвижной горизонтальной оси под действием силы тяжести. Ур-ние вращательного движения:
, обозначая , получаем дифф-ное уравнение колебаний маятника: , k – частота колебаний маятника. Рассматривая малые колебания, можно считать sin , тогда – дифф-ное уравнение гармонических колебаний. Решение этого уравнения: = С1coskt + C2 sinkt или = sin(kt + ), – амплитуда колебаний маятника, – начальная фаза колебаний. Период малых колебаний физического маятника Т= 2/k = 2. Для малых колебаний маятника период не зависит от угла начального отклонения, этот результат является приближенным. Для математического маятника (материальной точки, подвешенной на нерастяжимой нити и движущейся под действием силы тяжести) имеем дифф. уравнения движения:
, L – длина нити. Если L=, то математический маятник будет двигаться так же, как и физический (период колебаний совпадает). Величина L назыв-ся приведенной длиной физического маятника. Точка К, отстоящая от оси подвеса на расстоянии ОК=L, назыв-ся центром качаний физич. маятника. Если ось подвеса взять в точке К, то точка О будет центром качаний и наоборот – свойство взаимности. Расстояние ОК всегда >ОС, т.е. центр качаний всегда расположен ниже центра масс.
Определение реакций при вращении твердого тела вокруг неподвижной оси.
При вращении тела вокруг неподвижной оси возникают динамические давления на опоры. Их определение удобно решать методом кинетостатики. Прикладываем силы инерции для каждой точки: центробежная , вращательная , ri– расстояние от точки до оси вращения. Проектируя сумму этих сил на оси и учитывая, что и , С – центр масс, получаем проекции главного вектора сил инерции:
, .
Проекции главного момента сил инерции = сумме моментов центробежных и вращательных сил инерций относительно осей координат:
,
,
, , – центробежные моменты инерции,
Учитывая внешние силы, можно записать уравнения равновесия кинетостатики:
,
,
,
,
,.
Последнее уравнение не содержит реакций опор и представляет собой дифференциальное уравнение вращения тела. Остальные пять уравнений позволяют определить пять неизвестных реакций. Динамические составляющие реакций определяются слагаемыми, которые зависят от сил инерции.
Условия отсутствия динамических составляющих:
, , , , откуда xC= 0, yC= 0, Jyz= 0, Jzx= 0, это означает, что центр тяжести должен находиться на оси вращения тела и ось вращения тела z должна быть главной осью инерции тела. Т.е. ось вращения должна являться главной центральной осью инерции тела (ось, которая проходит через центр масс тела, и центробежные моменты инерции с индексом этой оси равны нулю). Для выполнения этого условия проводится специальная балансировка быстро вращающихся тел.
Общие теоремы динамики точки
Теорема об изменении количества движения матер. точки. – количество движения материальной точки, – элементарный импульс силы. – элементарное изменение количества движения материальной точки равно элементарному импульсу силы, приложенной к этой точке (теорема в дифференц-ной форме) или – производная по времени от количества движения материальной точки равна равнодействующей сил, приложенных к этой точке. Проинтегрируем: – изменение количества движения материальной точки за конечный промежуток времени равно элементарному импульсу силы, приложенной к этой точке, за тот же промежуток времени. – импульс силы за промежуток времени [0,t]. В проекциях на оси координат: и т.д.
Теорема об изменении момента количества движения матер. точки. - момент количества движения матер. точки относительно центра О. – производная по времени от момента количества движения матер. точки относительно какого-либо центра равна моменту силы, приложенной к точке, относительно того же центра. Проектируя векторное равенство на оси координат. получаем три скалярных уравнения: и т.д. - производная от момента кол-ва движения матер. точки относительно какой-либо оси равна моменту силы, приложенной к точке, относительно той же оси. При действии центральной силы, проходящей через О, МО= 0, =const. =const, где – секторная скорость. Под действием центральной силы точка движется по плоской кривой с постоянной секторной скоростью, т.е. радиус-вектор точки описывает ("ометает") равные площади в любые равные промежутки времени (закон площадей) Этот закон имеет место при движении планет и спутников – один из законов Кеплера.
Работа силы. Мощность. Элементарная работа dA = Fds, F – проекция силы на касательную к траектории, направленная в сторону перемещения, или dA = Fdscos.
Если – острый, то dA>0, тупой – <0, =90o: dA=0. dA= – скалярное произведение вектора силы на вектор элементарного перемещения точки ее приложения; dA= Fxdx+Fydy+Fzdz – аналитическое выражение элементарной работы силы. Работа силы на любом конечном перемещении М0М1: . Если сила постоянна, то = Fscos. Единицы работы:[1 Дж (джоуль) = 1 Нм].
, т.к. dx=dt и т.д., то .
Теорема о работе силы: Работа равнодействующей силы равна алгебраической сумме работ составляющих сил на том же перемещении А=А1+А2+…+Аn.
Работа силы тяжести: , >0, если начальная точка выше конечной.
Работа силы упругости: –работа силы упругости равна половине произведения коэффициента жесткости на разность квадратов начального и конечного удлинений (или сжатий) пружины.
Работа силы трения: если сила трения const, то - всегда отрицательна, Fтр=fN, f – коэфф.трения, N – нормальная реакция поверхности.
Работа силы тяготения. Сила притяжения (тяготения): , из mg=, находим коэфф. k=gR2. – не зависит от траектории.
Мощность – величина, определяющая работу в единицу времени, . Если изменение работы происходит равномерно, то мощность постоянна: N=A/t. [1 Вт (ватт) =1 Дж/с, 1 кВт (киловатт) =
= 1000 Вт, 1л.с.(лошадиная сила) = 75 кгсм/с = 736 Вт].
Теорема об изменении кинетической энергии точки. В диффер-ной форме: – полный дифференциал кинетической энергии мат.точки = элементарной работе всех действующих на точку сил. – кинетическая энергия матер.точки. В конечном виде: – изменение кинетической энергии мат.точки, при переходе ее из начального в конечное (текущее) положение равно сумме работ на этом перемещении всех сил, приложенных к точке.
Силовое поле – область, в каждой точке которой на помещенную в ней матер.точку действует сила, однозначно определенная по величине и направлению в любой момент времени, т.е. должно быть известна . Нестационарное силовое поле, если явно зависит от t, стационарное силовое поле, если сила не зависит от времени. Рассматриваются стационарные силовые поля, когда сила зависит только от положения точки: и Fx=Fx(x,y,z) и т.д. Свойства стационар. силовых полей:
- Работа сил стац. поля зависит в общем случае от начального М1 и конечного М2 положений и траектории, но не зависит от закона движения матер. точки.
- Имеет место равенство А2,1= – А1,2. Для нестационарных полей эти свойства на выполняются.
Примеры: поле силы тяжести, электростатическое поле, поле силы упругости.
Стационарные силовые поля, работа сил которых не зависит от траектории (пути) движения матер. точки и определяется только ее начальным и конечным положениями назыв. потенциальными (консервативными). , где I и II – любые пути, А1,2 – общее значение работы. В потенциальных силовых полях существует такая функция, однозначно зависящая от координат точек системы, через которую проекции силы на координатные оси в каждой точке поля выражаются так:
. Функция U=U(x1,y1,z1,x2,y2,z2,…xn,yn,zn) назыв. силовой функцией. Элементарная работа сил поля: А=Аi= dU. Если силовое поле является потенц-ным, элементарная работа сил в этом поле равна полному дифференциалу силовой функции. Работа сил на конечном перемещении , т.е. работа сил в потенц-ном поле равна разности значений силовой функции в конечном и начальном положениях и не зависит о формы траектории. На замкнутом перемещении работа равна 0. Потенциальная энергия П равна сумме работ сил потенциального поля на перемещении системы из данного положения в нулевое. В нулевом положении П0= 0. П=П(x1,y1,z1,x2,y2,z2,…xn,yn,zn). Работа сил поля на перемещении системы из 1-го положения во 2-ое равна разности потенциальных энергий А1,2= П1– П2. Эквипотенциальные поверхности – поверхности равного потенциала. Сила направлена по нормали к эквипотенциальной поверхности. Потенциальная энергия системы отличается от силовой функции, взятой со знаком минус, на постоянную величину U0: А1,0= П =U0 – U. Потенциальная энергия поля силы тяжести: П= mgz. Потенц.энерг.поля центральных сил. Центральная сила – сила, которая в любой точке пространства направлена по прямой, проходящей через некоторую точку (центр), и модуль ее зависит только от расстояния r точки массой m до центра: , . Центральной является гравитационная сила ,
, f = 6,6710-11м3/(кгс2) – постоянная тяготения. Первая космическая скорость v1= 7,9 км/с, R = 6,37106м – радиус Земли; тело выходит на круговую орбиту. Вторая космическая скорость: v11= 11,2 км/с, траектория тела парабола, при v >v11– гипербола. Потенц. энергия восстанавливающей силы пружин:
, – модуль приращения длины пружины. Работа восстанавливающей силы пружины: , 1 и 2 – деформации, соответствующие начальной и конечной точкам пути.
1
2. Яблоки падают в небо Вадим ЗеландЯблоки падают в небо Серия- Трансерфинг реальности ~ 5
3. Расчет показателей разработки элемента трехрядной системы
4. В отделение для детей больных шигеллезом обнаружен случай кори
5. Управление и работа менеджера [1
6. Пороховой погреб Европы ~ название на самом деле подходящее для него
7. При осмотре обнаружен белый творожистый налет на слизистой щек и языке
8. живые цифрыИнтервью с председателем Воронежского областного комитета государственной статистики Н
9. Леди Мэдилейн сестра Родерика тяжело и безнадежно больна дни её сочтены и даже приезд друга не в состояни
10. Моих денег мне не прожить до конца моих дней а учитывая скромность моих потребностей ~ и за много жизней не.html
11. Коневодство в период 1917-37г.г
12. Палаты Аверкия Кириллова в Москве
13. на тему Вариант 4 Студент
14. .65 ЮриспруденцияДисциплина- Экологическое правоГруппа- УП100801 Дата тестирования- 10
15. тема України ~це об~єднання всіх ланок державного бюджету на єдиних принципах
16. Диагностика и коррекция посттравматических стрессовых расстройств
17. Контрольная работа- Циклы инновационного процесса
18. это первичная ячейка общества объединяющая супругов и их потомство
19. I. Отрасль культуры Деятели культуры Достижения культуры
20. Задание 3. Используя тексты Конституций и материалы дополнительной литературы заполните сравнительную та