Файл: Захарова Е.Д. Физические основы механики курс лекций.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 04.08.2024
Просмотров: 100
Скачиваний: 1
14
Рио. 7.
Уравнение втого вида представляет собою уравнение паре - болы. Иа раоомотренвого соотношения 22 вакмючаем, что при дан
ном |
-Уо одна |
и ^ а |
же дальность |
достигается |
при двух значениях |
угла, |
составляемого |
вектором 1)0 |
с горизонтом: |
||
|
oL |
„ |
( £ - < * ) . |
|
|
Действительно, |
S i n k e t = Sin |
( 0 ï - 2 o ( ) = |
S i n 2 ( C - o l ) , |
Значит, существуют две траектории, соответствующие определен
ной дальнооти (рио.Ѳ). |
|
|
|
|
|
||||
Траектория |
I |
навываетоя навесной. |
|
|
|
|
|||
Траектория |
2 |
- |
настильной. |
|
|
|
|
|
|
В олучае |
оС = ^ |
я, следовательно, |
- j - - c i — |
|
|||||
траѳнтории совмещаются, а дальность достигает наибольшего |
|||||||||
ия возможны |
значений |
(при данном значении |
Ѵа |
) . |
|
||||
Нетрудно |
показать, что скорость в точке |
падения |
числен - |
||||||
во равна начальной скорости и направлена к горизонтальной |
|||||||||
плоскости |
Под углом |
сС |
|
|
|
|
|
||
Б реальных |
движениях тел, |
броивиннх |
под |
углом к |
горизон |
||||
ту (полет снаряда, пули и т . д . ) |
существенную |
роль |
играет |
||||||
сопротивление |
воздуха |
и траектория движения |
являэтсп |
уже во |
15
параболой, а баллистической кривой.
Форма баллиотичѳокой кривой зависит от формы бросаемого тела. Для ораввения на рис . 9 приведены парабола и баллисти ческая кривая.
Sa л л и с m и ч е С-к й-сц
Р и с . 8 . |
Р и с . 9 . |
§ 3, Кинематика твердого тела
При описании движения твердого тела вводится понятие об абсолютво твердом теле . Это идеализированная модель, которая позволяет вскрыть основные закономерности движения твердых тел .
|
|
Абсолютно твердым телом называется такое тело, в котором |
|||||
можно |
пренебречь относительными перемещениями частиц тела, |
||||||
то |
есть которое |
можно считать недоформируемым. В ряде случа |
|||||
ев |
деформациями |
пренебречь нельзя и модель абсолютно |
твердо |
||||
го |
тела оказывается |
неприемлемой. |
|
|
|
||
|
Различают поступательное и вращательное движение |
твѳр - |
|||||
дого |
тела. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Поступательным движением абсолютно твердого тела ва8ы - |
|||||
вается такое движение, при котором любая прямая, |
проведенная |
||||||
через две какие-либо точки его, остается параллельной еакой |
|||||||
себе |
во все время движения. Все точки этой прямой, равно |
Как |
|||||
и вое другие точки тела описывают идентичные траектории. В |
|||||||
любой |
момент времени |
вое точки тела имеют одинаковые |
скорости |
||||
и ускорения. Именно поэтому поступательное движение абсолют |
|||||||
но |
твердого тела |
оводится к движению материальной |
точки. |
|
|||
|
|
Вращательным движением абсолютно твердого тела вааыва ~ |
|||||
ется |
такое движение, |
при котором все его точки описмваит |
окруя - |
16
tioüti около цаихрив, лежащих на одной прямой, называемой осью
вращения; |
окружности |
расположены в |
плоскостях пѳрпевдикудяр - |
|||||||||||
аш |
к оси |
вращения. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Основные |
характеристики |
кинематики |
вращательного |
движения, |
|
|||||||||
|
а ) Угловой путь. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Для |
определения |
положения |
вращающегося |
тела |
проведай |
|
|||||||
чвроб ось вращения 00 две |
плоскости? плоскость I - вѳподвиж- |
|||||||||||||
ну» |
н цлоскооть |
I I |
- |
врезанную |
» само тело и вращающуюся вмѳс- |
|||||||||
se с |
аии |
(риоДО) . |
Положение тала |
в любой ыошэнт нрѳиани о'у- |
||||||||||
дѳ* |
определяться |
утлом |
|
|
между аткми ПЛОСКОСТЯМИ. УГОЛ |
У |
||||||||
называется углом |
поворота или угловьш ьутѳн. |
|
||||||||||||
|
|
|
<Р |
в |
|
|
|
|
|
|
||||
|
Измеряется |
угол |
|
|
радианах. |
момент времени, надо |
||||||||
|
Чтобы внать |
положение |
тела |
в |
любой |
|||||||||
|
|
|
У |
У |
|
|
|
|
|
|
|
|||
знать аавиоиыость |
угла |
|
от |
времени, |
то |
есть |
|
|
|
у =<p(t) |
|
|
|
(23) |
|
||
Уравнение 23 выражает закон вращательного |
движения |
твер |
||||||
дого тела. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раднусы-вѳкторы всех точек твер |
|||||||
|
дого тела за один и тот же промежуток |
|||||||
|
времени |
поворачиваются |
на |
один |
и тот |
|||
|
же угол |
У |
, |
равный |
углу повороте |
|||
|
тела. |
|
|
|
|
|
|
|
|
б) Угловая |
онорооть. |
|
|
|
|||
|
Угловой скоростью |
вращения |
тела |
|||||
|
называется |
вектор СО |
, |
численно |
||||
|
равный первой производной от угла |
|||||||
|
поворота тела ло |
времени |
|
|
||||
|
|
СО |
= |
|
|
(24) |
||
|
|
|
Jit |
|
|
|
|
|
|
Вектор СО направлен вдоль оси |
|||||||
Рио.ІО, |
вращения так, что из его конца |
вращѳ- |
||||||
вне тела видно гюисходящим против |
||||||||
|
||||||||
|
часовой |
стреляй |
( р и с . I I ) . |
ми |
4 - |
|||
Единица измерения угловой |
скорости*. |
jBsam. |
сек оѳк Враиение с постоянной угловой старостью называется равно
мерным, при атом
|
|
|
|
|
|
|
|
|
17 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
(25) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^аким |
образом, при |
равномерном вращении CU |
показывает |
|||||||||
на накой |
угол поворачивается тело ва единицу времени. |
|
|||||||||||
|
Равномерное |
лращѳвиѳ можно характеризовать |
периодом |
||||||||||
вращения |
Т, |
под |
которым понимается время, в течение которого |
||||||||||
тело |
делает |
один |
оборот, |
то |
есть поворачивается |
на угол |
Ч =2Я |
||||||
Воли |
Ѣ в |
Т, то |
|
* |
2 Я |
к |
уравнение |
25 можно |
записать |
с л е |
|||
дующим образом: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Число |
оборотов |
V |
|
<JÛ = |
времени |
рвяпо |
(26) |
|
|||||
в |
единицу |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
4 Р 1 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
• л |
к —î~ |
(27) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
ѵ |
|
|
Т . |
|
|
|
|
Из |
26 |
и 27 |
оледуѳт, |
что |
|
|
угловая |
скорость |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
2 Я Ѵ . |
|
(28) |
|
|||
в) Угловое |
ускорение. |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Для характеристики неравномерного вращения вводится понятие углового ускорения. Угловым ускорением называется вев* тор £ , равный первой производной от угловой окоростя по времени.
dt |
(29) |
|
|
Вектор |
£ |
направлѳн_вдоль оси вращения |
||||||
же |
сторону, |
что |
и |
вектор |
СО , |
при |
ускорен- |
||
ном |
вращении |
|
-сгег > |
О |
) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||
и в |
противоположную сторону |
- |
при |
замел - |
|||||
ленном |
вращении |
( |
|
< |
О |
) . |
|
||
Единица |
измерения |
углового |
ускорения: |
||||||
|
Щ и а я _ |
и |
л и |
I |
|
|
|
||
|
|
сек'* |
|
|
|
оѳк^ |
|
|
(рис . І2){ » ТУ
іО
СО
Вектор СО может изменяться как 8а счет изменения численного значения угло вой скорости вращения вокруг оси (в этом случае он изменяется по величине)', так и 8а счет поворота оси вращения в простран стве (в этом случае вектор СО измоняѳтоя по направлению).
< Р
I
»
•О
РйсЛІ
2 Зак.ІОБОр
18
и^саучае вращении вокруг наподвияной оси изменение вектора (х> обусловлено только изменением его величины* Для модуля углового ускорения, получается следующая формула!
(30)
du) „ |
to |
u)0 |
|
dt |
|
|
v4> |
U) |
|
|
0"
I
IР и с 12
|
Кинематические |
соотношения |
между линейными и |
|
|
|
|||||
|
|
|
угловыми |
величинами |
|
|
|
|
|
||
а) |
Пусть |
за малый |
промежуток |
времени |
cL"t тело |
повер |
|||||
нулось |
ла |
угол |
С І У |
(рио.ІЗ)» Точка, находящаяся |
на |
рассто |
|||||
янии |
V |
от |
оси вращения, проходит при этом |
путь |
clS |
, рав- |
|||||
|
|
|
ds |
= г |
e l f |
|
(31) |
|
|
||
|
|
о |
|
|
Уравнение (31) |
уотававлива |
- |
||||
|
|
|
ет связь между линейным путем точ |
||||||||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
ки вращающегося тела и углом по |
- |
||||||
|
|
|
|
ворота всего тела. Для абсолютно |
|||||||
|
|
|
|
твердого тела расстояние от точки |
|||||||
|
|
|
|
до |
оои |
вращения |
оотается постоян |
||||
|
|
|
|
ным ( |
т ~ c o n s t ) . |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
б) Линейная скорость точки по |
||||||
|
|
|
|
определению павна |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
На основании |
(31) |
получаем |
|
|||
|
|
|
|
|
|
t) = fil |
= I" til |
reo |
|
||
|
|
|
|
|
|
H T |
|
|
|
Ѵ = Г(м) |
(32) |
Уравнение (32) устанавливает связь между линейной |
око - |