Дифференциальные уравнения поступательного движения твердого тела.
Теорема о движении центра масс (центра инерции)
Теорема о движении центра масс является следствием теоремы об изменении количества движения системы.
Ранее было показано, что положение центра масс (геометрическая точка) может быть найдено по формуле
.
|
, но
|
|
Таким образом, количество движения системы равно количеству движения ее центра масс, в предположении, что в нем сосредоточена масса всей системы.
Продифференцируем (1) по t:
(а)
Кроме того, по теореме о количестве движения системы
масс.
.
Спроецируем (2) на оси координат:
,
, (2΄)- дифференциальные уравнения движения центра
. масс(дифференциальные уравнения поступательного
движения твердого тела).
(2) и (2´) выражают теорему о движении центра масс.
Читать. Центр масс системы движется как материальная точка, в которой сосредоточена масса всей системы и к которой приложены все внешние силы, действующие на систему.
Следствия теоремы
1). Из (2). Если главный вектор всех внешних сил системы равен нулю
|
|
(∑ ) то скорость центра масс системы остается величиной постоянной
( ).
2). Если проекция главного вектора всех внешних сил на некоторую ось равна нулю, (∑ ), то проекция скорости центра масс системы на эту ось остается неизменной ( ).
Кроме того, если в начальный момент , то , т.е. координата центра масс не изменяется при движении системы.
Теорема об изменении момента количества движения
(кинетического момента)
В качестве векторной меры движения наряду с количеством движения можно использовать момент количества движения или кинетический момент .
1. Момент количества движения материальной точки
Пусть материальная точка М массой m движется со скоростью V.
Кинетическим моментом относительно какого-либо центра О называют момент количества движения точки относительно этого центра.
Проведём полную аналогию момента силы относительно начала координат О и относительно оси z с моментом количества движения точки (различие лишь в направлении векторов).
|
- алгебраический момент силы относительно точки,
- алгебраический момент количества движения относительно
того же центра.
|
|
Если точка совершает сложное движение, то , где .
Проецируя (1) на оси декартовой системы координат, получим выражения моментов количества движения (кинетические моменты) материальной точки относительно этих осей:
|
,
.
|
.
Теорема об изменении момента количества движения материальной
Точки
Теорема выражает зависимость между моментом количества движения относительно точки и оси и моментом силы относительно тех же точки и оси.
Продифференцируем по t векторное равенство (1)
.
Но , а ,т.к. вектора направлены по одной прямой.
.
|
Проецируя (2) на оси координат, получим:
(3)- та же теорема относительно
координатных осей.
Читать (2) и (3). При движении материальной точки производная по времени от момента ее количества движения относительно какого-либо центра (оси) равна моменту действующей на точку силы относительно того же центра (оси).
Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 665; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!