Твердое тело в механике. Уравнение вращательного движения твердого тела относительно точки

Рис.1.14. Твердое тело как система материальных точек Будем рассматривать твердое тело как систему n материальных точек в системе координат xyz (рис.1.14). Обозначим: , - масса и скорость i-й точки; - ее радиус-вектор; - внутренняя сила, действующая на i-ю точку со стороны k-й; - равнодействующая всех внешних сил, действующих на i-ю точку. Запишем для i-й материальной точки II закон Ньютона:

. (1.35)

Умножим слева обе части (1.35) векторно на :

. (1.36)

Видно, что

(1.37)


В самом деле:

,

причем

.

Перепишем уравнение (1.36) с учетом (1.37):

. (1.38)

Векторное произведение радиус-вектора точки на ее импульс называется моментом импульса точки относительно т. О:

(1.39)

 

  Рис.1.15 Направление находится по правилу векторного произведения. Для случая, представленного на рис.1.15, перпендикулярен плоскости, в которой лежат и , и направлен вверх. Модуль момента импульса равен:

 

, (1.40)

 

где .

Векторное произведение радиус-вектора точки приложения силы на вектор этой силы называется моментом силы относительно т. О:

  Рис.1.16 . (1.41) Направление показано на рис. 1.16. Модуль момента силы равен: , где , .

Перпендикуляр , опущенный из т.О на направление вектора силы, называется плечом этой силы.

С учетом (1.39) и (1.41) перепишем (1.38) в виде:

. (1.42)

Записывая аналогичные уравнения для всех n точек твердого тела и суммируя их почленно, получим:

. (1.43)

Векторная сумма называется моментом импульса тела относительно т. О.

Векторная сумма моментов внешних сил, приложенных ко всем точкам системы, называется результирующим, или главным моментом внешних сил относительно т. О:

.

Наконец, векторная сумма моментов всех внутренних сил относительно т. О равна нулю: , т.к. момент каждой пары внутренних сил и равен нулю. Тогда уравнение (1.43) примет вид:

. (1.44)

(1.44) - уравнение вращательного движения твердого тела относительно неподвижной точки.

 









Дата добавления: 2016-01-07; просмотров: 584;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.006 сек.