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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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.

 

 

 

 

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 -