Дополнение 1 к главе 1
§6. Кинематические характеристики точки
в цилиндрических координатах.
Определим кинематические характеристики точки в цилиндрических координатах.
Как показано в §5, связь цилиндрических и декартовых координат задается формулами
, , , . (1.6.1)
Полагаем
, , .
1. Вычислим базис криволинейных координат в произвольной точке
, .
Для этого находим коэффициенты Ламе:
.
Подставляя формулы (1.6.1) для :
, , , , (1.6.1)
и вычисляя производные по , получим
.
Аналогично вычисляются , :
, .
А тогда легко находим базисные векторы:
,
,
.
( )
( )
( )
Рис. 1.6.1.
Направления векторов показаны на рис.1.6.1.
2.Непосредственным вычислением и для легко показать, что векторы образуют ортонормированный базис, т.е. цилиндрическая система координат — это ортогональная криволинейная система координат.
3. Вычислим скорость в проекциях на орты .
Поскольку цилиндрическая система координат ортогональная, то
, , .
А тогда, поскольку , получаем
,
,
,
,
.
Из последней формулы легко находятся направляющие косинусы в декартовой системе координат
,
,
.
4. Вычислим ускорение в проекциях на орты .
Применим формулу Лагранжа.
Для этого определим функцию :
.
Отсюда находим
, .
Согласно формуле Лагранжа имеем
.
Следовательно,
.
Проведя аналогичные расчеты для координат и , получим:
· для координаты
, ,
,
или
,
· для координаты
, ,
или
.
Тогда для будем иметь
.
Направляющие косинусы в системе будут выражаться по формулам:
,
,
.
Формулы для направляющих косинусов вектора и вектора получены проектированием на орты векторов
;
.
Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 1000;