ทฤษฎีบทเตอร์เมคว่าด้วยการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวล ทฤษฎีบททั่วไปของพลวัตของระบบ

กำหนดทฤษฎีบทการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวลของระบบ

จุดศูนย์กลางมวลของระบบกลไกจะเคลื่อนที่เป็นจุดวัสดุโดยมีมวลเท่ากับมวลของระบบทั้งหมด ซึ่งเป็นจุดที่ใช้แรงทั้งหมดที่กระทำต่อระบบ

การเคลื่อนที่ของวัตถุแข็งเกร็งแบบใดถือได้ว่าเป็นการเคลื่อนที่ของจุดวัตถุที่มีมวลของวัตถุที่กำหนด และเพราะเหตุใด

การเคลื่อนที่แบบแปลของวัตถุแข็งเกร็งนั้นถูกกำหนดโดยการเคลื่อนที่ของจุดใดจุดหนึ่งโดยสิ้นเชิง ด้วยเหตุนี้ ด้วยการแก้ปัญหาการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวลของร่างกายเป็นจุดวัสดุที่มีมวลกาย จึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดการเคลื่อนที่แบบแปลนของทั้งร่างกายได้

จุดศูนย์กลางมวลของระบบที่อยู่นิ่งภายใต้สภาวะใด และภายใต้สภาวะใดที่จุดศูนย์กลางมวลของระบบจะเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอและเป็นเส้นตรง

ถ้าเวกเตอร์หลักของแรงภายนอกยังคงเท่ากับศูนย์ตลอดเวลา และความเร็วเริ่มต้นของจุดศูนย์กลางมวลเป็นศูนย์ แสดงว่าจุดศูนย์กลางมวลหยุดนิ่ง

ถ้าเวกเตอร์หลักของแรงภายนอกยังคงเท่ากับศูนย์ตลอดเวลาและความเร็วเริ่มต้น
จากนั้นจุดศูนย์กลางมวลจะเคลื่อนที่สม่ำเสมอและเป็นเส้นตรง

จุดศูนย์กลางมวลของระบบไม่เคลื่อนที่ไปตามแกนใดแกนหนึ่งภายใต้สภาวะใด

ถ้าเส้นโครงของเวกเตอร์หลักของแรงภายนอกบนแกนใดๆ ยังคงเท่ากับศูนย์ตลอดเวลา และการฉายความเร็วบนแกนนี้เท่ากับศูนย์ พิกัดของจุดศูนย์กลางมวลตามแกนนี้จะคงที่

แรงคู่หนึ่งที่กระทำกับวัตถุนั้นมีผลกระทบอย่างไรต่อวัตถุที่เป็นของแข็งอิสระ?

หากคุณใช้แรงคู่หนึ่งกับวัตถุแข็งเกร็งอิสระซึ่งอยู่นิ่ง จากนั้นภายใต้การกระทำของแรงคู่นี้ ร่างกายจะเริ่มหมุนรอบจุดศูนย์กลางมวล

ทฤษฎีบทว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม

แรงกระตุ้นของแรงแปรผันถูกกำหนดอย่างไรในช่วงเวลาอันจำกัด? แรงกระตุ้นมีลักษณะเฉพาะอย่างไร?

แรงกระตุ้นที่แปรผันได้ เป็นระยะเวลาหนึ่ง
เท่ากับ

.

แรงกระตุ้นเป็นลักษณะของการถ่ายโอนการเคลื่อนที่ทางกลไปยังวัตถุจากวัตถุที่กระทำต่อมันในช่วงเวลาที่กำหนด

เส้นโครงของแรงกระตุ้นคงที่และแรงแปรผันบนแกนพิกัดคืออะไร

เส้นโครงของแรงกระตุ้นแปรผันบนแกนพิกัดจะเท่ากับ

,
,
.

การฉายภาพแรงกระตุ้นคงที่บนแกนพิกัดในช่วงเวลาหนึ่ง เท่ากัน

,
,
.

แรงกระตุ้นของผลลัพธ์คืออะไร?

แรงกระตุ้นของผลลัพธ์ของแรงหลายแรงในช่วงเวลาหนึ่งจะเท่ากับผลรวมทางเรขาคณิตของแรงกระตุ้นของส่วนประกอบในช่วงเวลาเดียวกัน

.

โมเมนตัมของจุดที่เคลื่อนที่สม่ำเสมอรอบวงกลมเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร

เมื่อจุดหนึ่งเคลื่อนที่อย่างสม่ำเสมอรอบวงกลม ทิศทางของโมเมนตัมจะเปลี่ยนไป
แต่โมดูลของมันจะยังคงอยู่
.

โมเมนตัมของระบบกลไกคืออะไร?

ปริมาณการเคลื่อนที่ของระบบกลไกเป็นเวกเตอร์เท่ากับผลรวมเรขาคณิต (เวกเตอร์หลัก) ของปริมาณการเคลื่อนที่ของทุกจุดของระบบ

.

โมเมนตัมของมู่เล่ที่หมุนรอบแกนคงที่ที่ผ่านจุดศูนย์ถ่วงเป็นเท่าใด

ปริมาณการเคลื่อนที่ของมู่เล่ที่หมุนรอบแกนคงที่ที่ผ่านจุดศูนย์ถ่วงนั้นเป็นศูนย์เพราะว่า
.

กำหนดทฤษฎีบทเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของจุดวัสดุและระบบกลในรูปแบบดิฟเฟอเรนเชียลและไฟไนต์ เขียนทฤษฎีบทแต่ละข้อด้วยสมการเวกเตอร์และสมการสามสมการในการฉายภาพบนแกนพิกัด

โมเมนตัมส่วนต่างของจุดวัตถุเท่ากับแรงกระตุ้นเบื้องต้นของแรงที่กระทำต่อจุดนั้น

.

การเปลี่ยนแปลงจำนวนการเคลื่อนไหวของจุดในช่วงเวลาหนึ่งจะเท่ากับผลรวมทางเรขาคณิตของแรงกระตุ้นที่กระทำต่อจุดในช่วงเวลาเดียวกัน

.

ในการประมาณการ ทฤษฎีบทเหล่านี้มีรูปแบบ

,
,

,
,
.

อนุพันธ์ของเวลาของโมเมนตัมของระบบกลไกมีค่าเท่ากับเวกเตอร์หลักของแรงภายนอกที่กระทำต่อระบบทางเรขาคณิต

.

อนุพันธ์ของเวลาของการฉายภาพโมเมนตัมของระบบกลไกบนแกนใด ๆ เท่ากับการฉายภาพเวกเตอร์หลักของแรงภายนอกบนแกนเดียวกัน

,
,
.

การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของระบบในช่วงเวลาหนึ่งจะเท่ากับผลรวมทางเรขาคณิตของแรงกระตุ้นภายนอกที่กระทำต่อระบบในช่วงเวลาเดียวกัน

.

การเปลี่ยนแปลงในเส้นโครงของโมเมนตัมของระบบบนแกนใด ๆ เท่ากับผลรวมของเส้นโครงของแรงกระตุ้นภายนอกทั้งหมดที่กระทำต่อระบบบนแกนเดียวกัน

,
,
.

โมเมนตัมของระบบกลไกไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้เงื่อนไขใด การฉายภาพบนแกนใดแกนหนึ่งไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้เงื่อนไขใด

หากเวกเตอร์หลักของแรงภายนอกในช่วงเวลาที่พิจารณามีค่าเท่ากับศูนย์ ปริมาณการเคลื่อนที่ของระบบจะคงที่

หากเส้นโครงของเวกเตอร์หลักของแรงภายนอกบนแกนใด ๆ เป็นศูนย์ ดังนั้นเส้นโครงของโมเมนตัมบนแกนนี้จะคงที่

ทำไมปืนถึงหมุนกลับเมื่อถูกยิง?

การย้อนกลับของปืนเมื่อยิงในแนวนอนเกิดจากการที่การฉายโมเมนตัมไปบนแกนนอน ไม่เปลี่ยนแปลงหากไม่มีแรงในแนวนอน

,
.

แรงภายในสามารถเปลี่ยนโมเมนตัมของระบบหรือโมเมนตัมของส่วนหนึ่งของระบบได้หรือไม่?

เนื่องจากเวกเตอร์หลักของแรงภายในเป็นศูนย์ จึงไม่สามารถเปลี่ยนปริมาณการเคลื่อนที่ของระบบได้

กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์แห่งสหพันธรัฐรัสเซีย

สถาบันการศึกษางบประมาณของรัฐบาลกลางด้านการศึกษาวิชาชีพระดับสูง

"มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งรัฐบานบาน"

กลศาสตร์เชิงทฤษฎี

ส่วนที่ 2 ไดนามิก

ได้รับการอนุมัติจากกองบรรณาธิการและสำนักพิมพ์

สภามหาวิทยาลัย เช่น

อุปกรณ์ช่วยสอน

ครัสโนดาร์

ยูดีซี 531.1/3 (075)

กลศาสตร์เชิงทฤษฎี ส่วนที่ 2 พลวัต: ตำราเรียน / L.I. Draiko; บาน สถานะ technol.un-t. ครัสโนดาร์ 2554 123 หน้า

ไอ 5-230-06865-5

เนื้อหาทางทฤษฎีจะถูกนำเสนอในรูปแบบสั้น ๆ โดยมีตัวอย่างของการแก้ปัญหาซึ่งส่วนใหญ่สะท้อนถึงปัญหาทางเทคนิคที่แท้จริง และให้ความสนใจกับการเลือกวิธีการแก้ปัญหาที่มีเหตุผล

ออกแบบมาสำหรับปริญญาตรีสาขาการติดต่อสื่อสารและการเรียนทางไกลในสาขาการก่อสร้าง การขนส่ง และวิศวกรรมเครื่องกล

โต๊ะ 1 ป่วย 68 บรรณานุกรม 20 เรื่อง

บรรณาธิการวิทยาศาสตร์ ผู้สมัครสาขาวิชาวิทยาศาสตร์เทคนิค รองศาสตราจารย์ วี.เอฟ.เมลนิคอฟ

ผู้ตรวจทาน: หัวหน้าภาควิชากลศาสตร์เชิงทฤษฎีและทฤษฎีกลไกและเครื่องจักร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์บานบาน เอฟ.เอ็ม. คานาเรฟ; รองศาสตราจารย์ ภาควิชากลศาสตร์ทฤษฎี มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีบานบาน มัลติค

จัดพิมพ์โดยการตัดสินใจของสภาบรรณาธิการและสำนักพิมพ์ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีแห่งรัฐบานบาน

ออกใหม่

ISBN 5-230-06865-5 KubSTU 1998

คำนำ

หนังสือเรียนเล่มนี้มีไว้สำหรับนักศึกษานอกเวลาในสาขาพิเศษด้านการก่อสร้าง การขนส่ง และวิศวกรรมเครื่องกล แต่สามารถใช้ได้เมื่อศึกษาส่วน "ไดนามิกส์" ของหลักสูตรกลศาสตร์เชิงทฤษฎีโดยนักศึกษานอกเวลาในสาขาพิเศษอื่น ๆ รวมถึงนักศึกษาเต็มเวลา ทำงานอย่างอิสระ

คู่มือนี้จัดทำขึ้นตามหลักสูตรปัจจุบันของหลักสูตรกลศาสตร์เชิงทฤษฎีและครอบคลุมเนื้อหาทุกประเด็นในส่วนหลักของหลักสูตร แต่ละส่วนประกอบด้วยเนื้อหาทางทฤษฎีโดยย่อ พร้อมด้วยภาพประกอบและคำแนะนำด้านระเบียบวิธีเพื่อใช้ในการแก้ปัญหา คู่มือประกอบด้วยวิธีแก้ไขปัญหา 30 ข้อที่สะท้อนถึงปัญหาทางเทคนิคที่แท้จริงและสอดคล้องกับงานทดสอบสำหรับวิธีแก้ปัญหาอิสระ สำหรับแต่ละปัญหา จะมีการนำเสนอแผนภาพการคำนวณที่แสดงให้เห็นวิธีแก้ปัญหาอย่างชัดเจน การจัดรูปแบบของโซลูชันตรงตามข้อกำหนดสำหรับการจัดรูปแบบเอกสารทดสอบสำหรับนักศึกษานอกเวลา

ผู้เขียนขอแสดงความขอบคุณอย่างสุดซึ้งต่ออาจารย์ภาควิชากลศาสตร์เชิงทฤษฎีและทฤษฎีกลไกและเครื่องจักรของมหาวิทยาลัย Kuban Agrarian สำหรับผลงานอันยอดเยี่ยมในการทบทวนตำราเรียนตลอดจนอาจารย์ภาควิชากลศาสตร์เชิงทฤษฎีของเทคโนโลยีรัฐบานบาน มหาวิทยาลัยที่ให้ข้อคิดเห็นและคำแนะนำอันทรงคุณค่าในการเตรียมตำราเรียนเพื่อตีพิมพ์

ความคิดเห็นและข้อเสนอแนะที่สำคัญทั้งหมดจะได้รับการยอมรับด้วยความขอบคุณจากผู้เขียนในอนาคต

การแนะนำ

พลวัตเป็นส่วนที่สำคัญที่สุดของกลศาสตร์เชิงทฤษฎี ปัญหาเฉพาะส่วนใหญ่ที่พบในการปฏิบัติงานด้านวิศวกรรมเกี่ยวข้องกับพลศาสตร์ การใช้ข้อสรุปของสถิตยศาสตร์และจลนศาสตร์ พลศาสตร์กำหนดกฎทั่วไปของการเคลื่อนที่ของวัตถุภายใต้การกระทำของแรงที่ใช้

วัตถุวัสดุที่ง่ายที่สุดคือจุดวัสดุ วัสดุที่มีรูปร่างใด ๆ สามารถใช้เป็นจุดวัสดุได้ขนาดที่สามารถละเลยได้ในปัญหาที่อยู่ระหว่างการพิจารณา เนื้อความที่มีขนาดจำกัดสามารถถือเป็นจุดวัสดุได้ ถ้าความแตกต่างในการเคลื่อนที่ของจุดไม่มีนัยสำคัญสำหรับปัญหาที่กำหนด สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อขนาดของร่างกายมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับระยะทางที่จุดต่างๆ ของร่างกายครอบคลุม แต่ละอนุภาคของวัตถุที่เป็นของแข็งถือได้ว่าเป็นจุดวัสดุ

แรงที่กระทำต่อจุดหรือวัตถุจะได้รับการประเมินแบบไดนามิกโดยการกระแทกแบบไดนามิก กล่าวคือ โดยวิธีที่แรงเหล่านี้เปลี่ยนลักษณะการเคลื่อนที่ของวัตถุวัสดุ

การเคลื่อนที่ของวัตถุวัตถุเมื่อเวลาผ่านไปเกิดขึ้นในอวกาศโดยสัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงที่แน่นอน ในกลศาสตร์คลาสสิก ตามสัจพจน์ของนิวตัน พื้นที่ถือเป็นสามมิติ คุณสมบัติของมันไม่ได้ขึ้นอยู่กับวัตถุวัตถุที่เคลื่อนที่ในนั้น ตำแหน่งของจุดในพื้นที่ดังกล่าวถูกกำหนดโดยพิกัดสามพิกัด เวลาไม่เกี่ยวข้องกับอวกาศและการเคลื่อนตัวของวัตถุวัตถุ ก็ถือว่าเหมือนกันสำหรับระบบอ้างอิงทั้งหมด

กฎแห่งไดนามิกอธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุวัตถุโดยสัมพันธ์กับแกนพิกัดสัมบูรณ์ ซึ่งเป็นที่ยอมรับตามอัตภาพว่าอยู่นิ่ง ต้นกำเนิดของระบบพิกัดสัมบูรณ์จะถือว่าอยู่ที่ศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ และแกนจะมุ่งไปยังดวงดาวที่อยู่นิ่งอย่างมีเงื่อนไขซึ่งอยู่ห่างไกล เมื่อแก้ไขปัญหาทางเทคนิคหลายประการ แกนพิกัดที่เชื่อมต่อกับโลกนั้นถือได้ว่าไม่สามารถเคลื่อนที่ได้ตามเงื่อนไข

พารามิเตอร์ของการเคลื่อนที่เชิงกลของวัตถุในไดนามิกนั้นถูกสร้างขึ้นโดยการอนุพันธ์ทางคณิตศาสตร์จากกฎพื้นฐานของกลศาสตร์คลาสสิก

กฎข้อที่หนึ่ง (กฎความเฉื่อย):

จุดวัสดุจะรักษาสถานะการนิ่งหรือการเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอจนกว่าการกระทำของแรงบางอย่างจะดึงจุดนั้นออกจากสถานะนี้

การเคลื่อนที่สม่ำเสมอและเชิงเส้นของจุดหนึ่งเรียกว่าการเคลื่อนที่โดยความเฉื่อย การนิ่งเป็นกรณีพิเศษของการเคลื่อนที่โดยความเฉื่อย เมื่อความเร็วของจุดหนึ่งเป็นศูนย์

จุดวัสดุทุกจุดมีความเฉื่อย กล่าวคือ พยายามรักษาสภาวะนิ่งหรือการเคลื่อนที่เชิงเส้นสม่ำเสมอ ระบบอ้างอิงที่เกี่ยวข้องกับกฎความเฉื่อยถือเรียกว่าแรงเฉื่อย และการเคลื่อนไหวที่สังเกตได้ที่เกี่ยวข้องกับระบบนี้เรียกว่าสัมบูรณ์ ระบบอ้างอิงใดๆ ที่ทำการเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงและสม่ำเสมอในการแปลสัมพันธ์กับระบบเฉื่อยก็จะเป็นระบบเฉื่อยเช่นกัน

กฎข้อที่สอง (กฎพื้นฐานของพลวัต):

ความเร่งของจุดวัสดุสัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงเฉื่อยเป็นสัดส่วนกับแรงที่ใช้กับจุดและเกิดขึ้นพร้อมกับแรงในทิศทาง:
.

จากกฎพื้นฐานของพลศาสตร์เป็นไปตามนั้นด้วยกำลัง
การเร่งความเร็ว
. มวลของจุดแสดงถึงระดับความต้านทานของจุดต่อการเปลี่ยนแปลงความเร็วนั่นคือเป็นการวัดความเฉื่อยของจุดวัสดุ

กฎข้อที่สาม (กฎแห่งการกระทำและปฏิกิริยา):

แรงที่วัตถุทั้งสองกระทำต่อกันจะมีขนาดเท่ากันและพุ่งไปในเส้นตรงเส้นเดียวในทิศทางตรงกันข้าม

แรงที่เรียกว่าแรงกระทำและแรงปฏิกิริยานั้นถูกนำไปใช้กับวัตถุที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงไม่ก่อให้เกิดระบบที่สมดุล

กฎข้อที่สี่ (กฎความเป็นอิสระของกองกำลัง):

ด้วยการกระทำพร้อมกันของแรงหลายแรง ความเร่งของจุดวัตถุจะเท่ากับผลรวมทางเรขาคณิตของความเร่งที่จุดนั้นจะมีภายใต้การกระทำของแรงแต่ละแรงแยกจากกัน:

, ที่ไหน
,
,…,
.

การใช้ประกันสุขภาพในการแก้ปัญหามีความเกี่ยวข้องกับความยากลำบากบางประการ ดังนั้นมักจะสร้างความสัมพันธ์เพิ่มเติมระหว่างลักษณะของการเคลื่อนที่และแรง ซึ่งสะดวกกว่าสำหรับการใช้งานจริง ความสัมพันธ์ดังกล่าวนั้น ทฤษฎีบททั่วไปของพลศาสตร์ซึ่งเป็นผลมาจาก OMS ได้สร้างความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วของการเปลี่ยนแปลงของมาตรการการเคลื่อนไหวที่แนะนำเป็นพิเศษและลักษณะของแรงภายนอก

ทฤษฎีบทว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม ให้เราแนะนำแนวคิดของเวกเตอร์โมเมนตัม (R. Descartes) ของจุดวัสดุ (รูปที่ 3.4):

ฉัน ฉัน = เสื้อ V (3.9)

ข้าว. 3.4.

สำหรับระบบเราแนะนำแนวคิดนี้ เวกเตอร์หลักของโมเมนตัมของระบบเป็นผลรวมทางเรขาคณิต:

Q = Y, m " V r

ตาม OZMS: Xu, -^=i) หรือ X

อีกครั้ง) .

โดยคำนึงถึงว่า /w, = const เราได้รับ: -Ym,!" = อีกครั้ง) ,

หรือในรูปแบบสุดท้าย

dO/di = A (E (3.11)

เหล่านั้น. อนุพันธ์อันดับหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับเวลาของเวกเตอร์หลักของโมเมนตัมของระบบจะเท่ากับเวกเตอร์หลักของแรงภายนอก

ทฤษฎีบทการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวล จุดศูนย์กลางมวลของระบบเรียกว่าจุดเรขาคณิตซึ่งตำแหน่งขึ้นอยู่กับ ที,ฯลฯ จากการกระจายตัวของมวล /g/ ในระบบและถูกกำหนดโดยการแสดงออกของเวกเตอร์รัศมีของจุดศูนย์กลางมวล (รูปที่ 3.5):

ที่ไหน กรัม -เวกเตอร์รัศมีของจุดศูนย์กลางมวล

ข้าว. 3.5.

โทรเลย= กับมวลของระบบหลังจากคูณนิพจน์แล้ว

ใช้ (3.12) กับตัวส่วนและหาอนุพันธ์ทั้งสองด้านของผลลัพธ์

เราจะมีความเท่าเทียมกันอันมีคุณค่า: g s t s = ^t.U. = 0 หรือ 0 = คือคุณ

ดังนั้น เวกเตอร์โมเมนตัมหลักของระบบจึงเท่ากับผลคูณของมวลของระบบและความเร็วของจุดศูนย์กลางมวล เมื่อใช้ทฤษฎีบทเรื่องการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม (3.11) เราได้รับ:

t s duU s / dі = A (E) ,หรือ

สูตร (3.13) เป็นการแสดงออกถึงทฤษฎีบทการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวล: จุดศูนย์กลางมวลของระบบเคลื่อนที่เป็นจุดวัสดุที่มีมวลของระบบ ซึ่งถูกกระทำโดยเวกเตอร์หลักของแรงภายนอก

ทฤษฎีบทการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมเชิงมุม ให้เราแนะนำแนวคิดเรื่องโมเมนตัมเชิงมุมของจุดวัสดุเป็นผลคูณเวกเตอร์ของเวกเตอร์รัศมีและโมเมนตัม:

ถึงโอ้ = บลเอ็กซ์ ที่, (3.14)

ที่ไหน ถึง OI -โมเมนตัมเชิงมุมของจุดวัสดุสัมพันธ์กับจุดคงที่ เกี่ยวกับ(รูปที่ 3.6)

ตอนนี้เรากำหนดโมเมนตัมเชิงมุมของระบบเครื่องกลเป็นผลรวมทางเรขาคณิต:

К() = X เกาะ, = ШУ, ? O-15>

การสร้างความแตกต่าง (3.15) เราได้รับ:

Ґ วินาที--- เอ็กซ์ ฉันคือคุณ + คุณเอ็กซ์ Ti

เมื่อพิจารณาแล้วว่า = U G U iเอ็กซ์ ฉันคือคุณ= 0 และสูตร (3.2) เราได้:

сіК а /с1ї - 0 0 .

จากนิพจน์ที่สองใน (3.6) เราจะได้ทฤษฎีบทเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมเชิงมุมของระบบในที่สุด:

อนุพันธ์ครั้งแรกของโมเมนตัมของระบบกลไกสัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางคงที่ O เท่ากับโมเมนต์หลักของแรงภายนอกที่กระทำต่อระบบนี้สัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางเดียวกัน

เมื่อได้ความสัมพันธ์ (3.16) สันนิษฐานว่า เกี่ยวกับ- จุดคงที่ อย่างไรก็ตาม แสดงให้เห็นได้ว่าในหลายกรณี รูปแบบของความสัมพันธ์ (3.16) จะไม่เปลี่ยนแปลง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ถ้าในการเคลื่อนที่ของระนาบ จุดโมเมนต์ถูกเลือกที่ศูนย์กลางของมวล ซึ่งเป็นศูนย์กลางของความเร็วหรือความเร่งในขณะนั้น นอกจากนี้หากตรงประเด็น เกี่ยวกับเกิดขึ้นพร้อมกับจุดวัสดุที่กำลังเคลื่อนที่ ความเท่าเทียมกัน (3.16) ที่เขียนสำหรับจุดนี้จะกลายเป็นเอกลักษณ์ 0 = 0

ทฤษฎีบทการเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์ เมื่อระบบกลไกเคลื่อนที่ ทั้งพลังงาน "ภายนอก" และพลังงานภายในของระบบจะเปลี่ยนไป ถ้าลักษณะของแรงภายใน เวกเตอร์หลัก และโมเมนต์หลัก ไม่ส่งผลต่อการเปลี่ยนแปลงในเวกเตอร์หลักและโมเมนต์หลักของจำนวนความเร่ง ดังนั้น แรงภายในสามารถรวมไว้ในการประเมินกระบวนการสถานะพลังงานของระบบได้ดังนั้นเมื่อพิจารณาการเปลี่ยนแปลงพลังงานของระบบ จำเป็นต้องพิจารณาการเคลื่อนที่ของแต่ละจุดซึ่งใช้แรงภายในด้วย

พลังงานจลน์ของจุดวัสดุถูกกำหนดให้เป็นปริมาณ

T^tuTsg. (3.17)

พลังงานจลน์ของระบบเครื่องกลเท่ากับผลรวมของพลังงานจลน์ของจุดวัสดุของระบบ:

สังเกตว่า ที > 0.

ให้เรานิยามกำลังของแรงเป็นผลคูณสเกลาร์ของเวกเตอร์แรงและเวกเตอร์ความเร็ว:

มหาวิทยาลัยแห่งรัฐเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก
การบินพลเรือน
แผนกที่ 6 - "กลศาสตร์"
ส่วนที่ 3
"ไดนามิกส์"
เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก
- 2559 -1. Yablonsky A.A. , Nikiforova V.M. ดี
กลศาสตร์เชิงทฤษฎี สถิตศาสตร์ จลนศาสตร์
พลวัต หนังสือเรียน. ม.: คนอร์ส. 2554. - 608 น.
2. เมชเชอร์สกี้ ไอ.วี. ปัญหาทางทฤษฎี
กลศาสตร์. หนังสือเรียน ผลประโยชน์. SPb.: โด. 2554. - 448 น.
3. ทาร์ก เอ็ม.เอส. หลักสูตรกลศาสตร์ทฤษฎี ม.:
บัณฑิตวิทยาลัย. 2555. - 548 น.
4. เชอร์นอฟ เค.ไอ. พื้นฐานของกลศาสตร์ทางเทคนิค ม.:
วิศวกรรมเครื่องกล พ.ศ. 2529 - 256 น.
5. Aret V.A. “การเรียนทางไกล
เทคโนโลยี". (คู่มืออิเล็กทรอนิกส์ www.openmechanics.com), 2559 การบรรยาย 1. บทนำ
สู่การเปลี่ยนแปลง กฎและสัจพจน์
พลศาสตร์ของจุดวัสดุ สมการพื้นฐาน
ลำโพง สมการเชิงอนุพันธ์และสมการธรรมชาติ
การเคลื่อนไหว ปัญหาหลักสองประการของไดนามิก ตัวอย่าง
การแก้ปัญหาโดยตรงของพลวัต
การบรรยายครั้งที่ 2 การแก้ปัญหาผกผันของพลวัต เป็นเรื่องธรรมดา
คำแนะนำในการแก้ปัญหาผกผันของไดนามิก ตัวอย่าง
การแก้ปัญหาผกผันของไดนามิก การเคลื่อนไหวของร่างกาย
โยนเป็นมุมกับแนวนอนโดยไม่คำนึงถึงการต่อต้าน
อากาศ.
การบรรยายครั้งที่ 3 การแกว่งเป็นเส้นตรงของจุดวัสดุ
เงื่อนไข
การเกิดขึ้น
ความลังเล
การจัดหมวดหมู่
ความลังเล การสั่นสะเทือนฟรีโดยไม่ต้องคำนึงถึงแรง
ความต้านทาน.
กำลังสลายตัว
ความผันผวน
ลดลง
ความลังเล
การบรรยายครั้งที่ 4 การบังคับการสั่นของจุดวัสดุ
เสียงก้อง.
อิทธิพล
ความต้านทาน
ความเคลื่อนไหว
ที่
การบังคับแรงสั่นสะเทือน การบรรยายครั้งที่ 5 การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของจุดวัสดุ
แรงเฉื่อย กรณีเคลื่อนไหวพิเศษต่างๆ
ประเภทของการเคลื่อนไหวแบบพกพา อิทธิพลของการหมุนรอบโลกที่มีต่อ
ความสมดุลและการเคลื่อนไหวของร่างกาย
การบรรยายครั้งที่ 6 พลศาสตร์ของระบบเครื่องกล เครื่องกล
ระบบ. แรงภายนอกและภายใน จุดศูนย์กลางมวลของระบบ
ทฤษฎีบทการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวล กฎหมายการอนุรักษ์
ตัวอย่างการแก้ปัญหาโดยใช้ทฤษฎีบทเกี่ยวกับ
การเคลื่อนที่ของศูนย์กลางมวล
การบรรยายครั้งที่ 7 แรงกระตุ้น ปริมาณการเคลื่อนไหว ทฤษฎีบทเกี่ยวกับ
การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม กฎหมายการอนุรักษ์
ทฤษฎีบทของออยเลอร์ ตัวอย่างการแก้ปัญหาการใช้งาน
ทฤษฎีบทการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม ช่วงเวลา
จำนวนการเคลื่อนไหว ทฤษฎีบทการเปลี่ยนแปลงแรงบิด
ปริมาณการเคลื่อนไหว...
การบรรยายครั้งที่ 8 กฎหมายการอนุรักษ์ ทฤษฎีองค์ประกอบของโมเมนต์
ความเฉื่อย
จลน์ศาสตร์
ช่วงเวลา
แข็ง
ร่างกาย
สมการเชิงอนุพันธ์สำหรับการหมุนของวัตถุแข็งเกร็ง
ตัวอย่างการแก้ปัญหาโดยใช้ทฤษฎีบทเกี่ยวกับ
เปลี่ยน
ช่วงเวลา
ปริมาณ
ความเคลื่อนไหว
ระบบ
ทฤษฎีเบื้องต้นของไจโรสโคป

ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับไดนามิกส์

การบรรยายครั้งที่ 1
ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับไดนามิกส์
Dynamics เป็นส่วนหนึ่งของกลศาสตร์เชิงทฤษฎี
ศึกษาการเคลื่อนที่ทางกลจากประเด็นทั่วไปที่สุด
วิสัยทัศน์. การเคลื่อนไหวกำลังพิจารณาโดยเกี่ยวข้องกับกระแส
ไปยังวัตถุด้วยแรง
ส่วนประกอบด้วยสามส่วน:
ไดนามิกส์
ไดนามิกส์
ไดนามิกส์
จุดวัสดุ
ระบบเครื่องกล
กลศาสตร์การวิเคราะห์
พลศาสตร์ของจุด – ศึกษาการเคลื่อนที่ของจุดวัสดุ
โดยคำนึงถึงแรงที่ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวนี้
วัตถุหลักคือจุดวัสดุ – วัสดุ
วัตถุที่มีมวลซึ่งมีขนาดได้
ละเลย.

พลวัตของระบบกลไก – ศึกษาการเคลื่อนไหว
การสะสมของจุดวัสดุและวัตถุที่เป็นของแข็ง
เป็นอันหนึ่งอันเดียวกันตามกฎแห่งปฏิสัมพันธ์ทั่วไปโดยคำนึงถึง
กองกำลังที่ทำให้เกิดการเคลื่อนไหวนี้
กลศาสตร์การวิเคราะห์ – ศึกษาการเคลื่อนไหวของความไม่อิสระ
ระบบเครื่องกลที่ใช้ทั่วไป
วิธีการวิเคราะห์
สมมติฐานที่สำคัญ:
– มีพื้นที่สัมบูรณ์ (มีความบริสุทธิ์
คุณสมบัติทางเรขาคณิตที่เป็นอิสระจากสสารและ
การเคลื่อนไหวของเธอ);
– เวลามีอยู่จริง (ไม่ขึ้นอยู่กับสสารและ
การเคลื่อนไหวของเธอ)

เป็นไปตามนี้:
– มีระบบอ้างอิงที่ไม่เคลื่อนไหวอย่างแน่นอน
– เวลาไม่ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนที่ของหน้าต่างอ้างอิง
– มวลของจุดที่เคลื่อนที่ไม่ขึ้นอยู่กับการเคลื่อนไหว
ระบบอ้างอิง
สมมติฐานเหล่านี้ใช้ในกลศาสตร์คลาสสิก
สร้างขึ้นโดยกาลิเลโอและนิวตัน เธอยังคงมี
ใช้งานได้ค่อนข้างหลากหลายเพราะว่า
เครื่องกลที่พิจารณาในวิทยาศาสตร์ประยุกต์
ระบบไม่มีมวลมากและ
ความเร็วในการเคลื่อนที่ซึ่งจำเป็นต้องคำนึงถึงด้วย
อิทธิพลต่อเรขาคณิตของอวกาศ เวลา การเคลื่อนไหว อย่างไร
สิ่งนี้ทำในกลศาสตร์สัมพัทธภาพ (ทฤษฎี
ทฤษฎีสัมพัทธภาพ)

ความแรงเป็นปริมาณที่แปรผันและขึ้นอยู่กับ:
ก) เวลา - F f (t)
b) ตำแหน่งของจุดออกแรง - F f (r)
c) ความเร็วในการเคลื่อนที่
จุดใช้แรง - F f (V)
จุดวัสดุสามารถเป็นอิสระได้หากมี
ไม่มีข้อจำกัดในการเคลื่อนไหว มิฉะนั้น,
จุดวัสดุเรียกว่าไม่มีอิสระ
ความเฉื่อยเป็นคุณสมบัติของวัตถุที่เร็วกว่าหรือ
เปลี่ยนความเร็วของคุณให้ช้าลง
ภายใต้อิทธิพลของแรงที่กระทำต่อมัน
ระบบอ้างอิงเฉื่อยคือระบบเหล่านั้น
เมื่อเป็นไปตามกฎความเฉื่อย มิฉะนั้นระบบ
จุดอ้างอิงไม่ใช่แรงเฉื่อย

13. ประเภทพื้นฐานของกองกำลัง

แรงโน้มถ่วง.
เอฟเอ็มจี
กรัม 9.81 ม./วินาที
ความเร่งของแรงโน้มถ่วง
F f N ปฏิกิริยาปกติ
ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทาน
f 6.673 10-11 ลูกบาศก์เมตร/(กก.s2)
ฉ ฉ m1m2 r 2
แรงเสียดทานแบบเลื่อน
แรงโน้มถ่วง
ค่าคงที่แรงโน้มถ่วง
แรงยืดหยุ่น
เอฟซี
การยืดตัว (แรงอัด) ของสปริง (ม.)
ค่าคงที่สปริง (N/m)
แรงเสียดทานแบบหนืด เอฟวี
ความเร็วของร่างกาย
ความหนาแน่นปานกลาง
การเคลื่อนช้าๆ
ค่าสัมประสิทธิ์การลาก
1
เอฟ ซีเอ็กซ์ เอสวี 2
2
พลังอุทกพลศาสตร์
สี่เหลี่ยม
ค่าสัมประสิทธิ์การลากด้านข้าง
ความต้านทาน.
ส่วนต่างๆ
การเคลื่อนไหวที่รวดเร็ว

14. กฎและสัจพจน์ของพลวัตของจุดผสมพันธุ์
กลศาสตร์คลาสสิกเป็นไปตามกฎหมายเป็นครั้งแรก
กำหนดโดย I. Newton ในงานของเขา "หลักการทางคณิตศาสตร์"
ปรัชญาธรรมชาติ" (1687)
กฎพื้นฐานของพลวัต - ค้นพบครั้งแรกโดยกาลิเลโอและ
กำหนดโดยนิวตันเป็นพื้นฐานของวิธีการทั้งหมด
คำอธิบายและการวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของระบบเครื่องกลและการเคลื่อนที่
ปฏิสัมพันธ์แบบไดนามิกภายใต้อิทธิพลของกองกำลังต่างๆ
กฎความเฉื่อย (กฎกาลิเลโอ-นิวตัน) – แยกออกจากกัน
ส่วนจุดวัสดุจะคงสภาพการพักไว้
หรือการเคลื่อนที่เป็นแนวตรงสม่ำเสมอจนกระทั่ง
กองกำลังที่ใช้จะไม่บังคับให้เปลี่ยนสถานะนี้
นี่แสดงถึงความเท่าเทียมกันของสภาวะการพักผ่อนและการเคลื่อนไหว
โดยความเฉื่อย (กฎสัมพัทธภาพของกาลิเลโอ) ระบบอ้างอิง
ซึ่งสัมพันธ์กับกฎความเฉื่อย
เรียกว่าเฉื่อย คุณสมบัติของจุดวัสดุ
พยายามรักษาความเร็วในการเคลื่อนที่ให้เท่าเดิม
(สถานะจลนศาสตร์ของมัน) เรียกว่าความเฉื่อย

กฎสัดส่วนของแรงและความเร่ง
(สมการพื้นฐานของพลศาสตร์ - กฎข้อที่ 2 ของนิวตัน) –
ความเร่งที่ส่งไปยังจุดวัตถุด้วยแรงคือ
เป็นสัดส่วนโดยตรงกับแรงและผกผัน
แปรผันตามมวลของจุดนี้: 1 F หรือ ma

เอฟ
โดยที่ m คือมวลของจุด (หน่วยวัดความเฉื่อย) มีหน่วยเป็นกิโลกรัม
ตัวเลขเท่ากับน้ำหนักหารด้วยความเร่งของอิสระ
น้ำตก:



.
F – แรงประสิทธิผล วัดเป็น N (1 N บอกจุด
มวล 1 กก. ความเร่ง 1 m/s2, 1 N = 1/9.81 kgf)

กฎแห่งความเท่าเทียมกันของการกระทำและปฏิกิริยา (กฎข้อที่สาม
นิวตัน) - ทุกๆ การกระทำมีค่าเท่ากัน
ขนาดและทิศทางตรงกันข้าม
ฝ่ายค้าน:

F2.1 ม
F1,2
F1, 2 F2,1
1
2
กฎหมายนี้ใช้ได้กับสถานะจลนศาสตร์ใดๆ
โทร. แรงปฏิสัมพันธ์ที่ถูกนำไปใช้กับที่แตกต่างกัน
คะแนน (ร่างกาย) ไม่สมดุล
กฎแห่งการกระทำอิสระของแรง – ความเร่ง
จุดวัตถุภายใต้อิทธิพลของกองกำลังต่างๆ
เท่ากับผลรวมเรขาคณิตของความเร่งของจุดหนึ่งจาก
การกระทำของแต่ละกองกำลังแยกจากกัน:
ก (F1 , F2 ,...) ก1 (F1) ก2 (F2) ....
หรือ
ก (ร) ก1 (F1) ก2 (F2) ....

15. สมการพื้นฐานของพลศาสตร์
กฎพื้นฐานของพลศาสตร์: ผลคูณของมวลวัสดุ
ชี้ไปที่ความเร่งซึ่งได้รับภายใต้อิทธิพล
แรง เท่ากับโมดูลัสของแรงนี้ และทิศทางความเร่ง
สอดคล้องกับทิศทางของเวกเตอร์แรง
แม่เอฟ
หรือ
แม่ Fk
n
สมการพื้นฐานของพลศาสตร์: ma Fi (1)
- สอดคล้องกับวิธีเวกเตอร์ในการระบุการเคลื่อนที่ของจุด

15.1. สมการเชิงอนุพันธ์ของการเคลื่อนที่
จุดวัสดุ
ลองแทนความเร่งของจุดสำหรับงานเวกเตอร์กัน
ความเคลื่อนไหว
วัน 2r

dt
2
.
2

เข้าสู่สมการพื้นฐานของไดนามิก: mr
ฟิ
2
dt
(2) - ส่วนต่าง
สมการการเคลื่อนที่ของจุดใน
รูปแบบเวกเตอร์
(2).

F1
F2

โอ

ในรูปแบบพิกัด: เราใช้การเชื่อมต่อรัศมี-เวกเตอร์ด้วย
พิกัดและเวกเตอร์แรงพร้อมเส้นโครง:
r (t) x(t)ฉัน y(t) j z (t)k
ไฟ Fixi Fiy j Fiz k
d2
หลังจากจัดกลุ่มแล้ว
ม. 2 (xi yj zk) (Fixi Fiy j Fiz k)
อัตราส่วนเวกเตอร์
dt
สลายตัว
วัน 2x
ม. x แก้ไข ;
โอ้
:

เอฟ
;
ix
2
เป็นสามสเกลาร์
dt
เยี่ยมเลย ;
หรือ
2
สมการ:
ดี
z
เฮ้ย
:

ไฟย์ ;
2
อาซ
ม.ซ.ฟิซ
dt
ม(x,y,z)

โอ
ฉัน
x
เค
ใช่
ขวาน
ดี 2ซ
(ออนซ์) : ม. 2 ฟิซ . - ส่วนต่าง
dt
สมการของการเคลื่อนที่
z
เจ
x


จุดในการประสานงาน
รูปร่าง.
ผลลัพธ์นี้สามารถรับได้
การฉายภาพเวกเตอร์อย่างเป็นทางการ
สมการเชิงอนุพันธ์ (1)

สมการธรรมชาติของการเคลื่อนที่ของจุดวัสดุ
– ได้จากการฉายภาพเวกเตอร์
สมการเชิงอนุพันธ์ของการเคลื่อนที่กับธรรมชาติ
(เคลื่อนที่) แกนพิกัด:
มิลลิวินาที ฟิต ;
() : matτ τ Fiτ ;
(n) : ชาย ฟิน ; หรือ
ส 2

ครีบ.
(ข) : ม. 0 ตอแหล .

O1 น
F2
- เป็นธรรมชาติ
สมการ
ความเคลื่อนไหว
คะแนน



F1
- เป็นธรรมชาติ
สมการของการเคลื่อนที่
คะแนน

16. ปัญหาหลักสองประการของพลวัต
ปัญหาโดยตรง: ให้ค่าการเคลื่อนที่ (สมการการเคลื่อนที่
วิถี) จำเป็นต้องกำหนดกองกำลังภายใต้อิทธิพล
ซึ่งมีการเคลื่อนไหวเกิดขึ้น
ปัญหาผกผัน: เมื่อพิจารณาถึงกำลังภายใต้อิทธิพลของสิ่งนั้น
การเคลื่อนไหวเกิดขึ้น จำเป็นต้องค้นหาพารามิเตอร์

ความเคลื่อนไหว
(สมการเคลื่อนที่ วิถีการเคลื่อนที่)
ปัญหาทั้งสองได้รับการแก้ไขโดยใช้สมการพื้นฐานของพลศาสตร์และ
การฉายภาพลงบนแกนพิกัด หากพิจารณาถึงความเคลื่อนไหว
จุดที่ไม่อิสระจึงใช้หลักการเช่นเดียวกับในสถิติศาสตร์
อิสรภาพจากความสัมพันธ์ จากผลของปฏิกิริยา พันธะจึงถูกเปิดขึ้น
เข้าสู่แรงที่กระทำต่อจุดวัตถุ วิธีแก้ปัญหาก่อน
งานที่เกี่ยวข้อง
ด้วยการดำเนินการสร้างความแตกต่าง คำตอบของการผกผัน

ปัญหาO จำเป็นต้องมีการรวมส่วนต่างที่สอดคล้องกัน
สมการและนี่ยากกว่าการหาอนุพันธ์มาก
ปัญหาผกผันนั้นยากกว่าปัญหาโดยตรง

วิธีแก้ปัญหาโดยตรงของพลวัต - พิจารณาที่
ตัวอย่าง:
ตัวอย่างที่ 1 รถลิฟต์น้ำหนัก G ถูกยกด้วยสายเคเบิลด้วย
การเร่งความเร็ว กำหนดความตึงของสายเคเบิล
วิธีแก้ไข: 1. เลือกวัตถุ (รถลิฟต์เคลื่อนที่ไปข้างหน้าและ
ถือเป็นจุดสำคัญได้)
2. เราละทิ้งการเชื่อมต่อ (สายเคเบิล) และแทนที่ด้วยปฏิกิริยา R
3. เราเขียนสมการพื้นฐานของไดนามิก: ma Fi G R

4. ฉายสมการพื้นฐานของไดนามิกบนแกน y:

(Oy) : พฤษภาคม R G .
ด้วยการเคลื่อนที่สม่ำเสมอของห้องโดยสาร ay = 0 และความตึงของสายเคเบิล
เท่ากับน้ำหนัก: T = G.

หากสายเคเบิลขาด T = 0 และความเร่งของห้องโดยสารจะเท่ากับความเร่ง
การตกอย่างอิสระ: ay = -g

ใช่

โอ
R G อาจจะ G a y G(1)
เราพิจารณาปฏิกิริยาของสายเคเบิล:


กำหนดความตึงของสายเคเบิล:
ที อาร์ ; ที อาร์ จี(1
ใช่

).

การแก้ปัญหาผกผันของพลศาสตร์ – โดยทั่วไป
การเคลื่อนที่ของจุดแรงที่กระทำต่อจุดคือ
ตัวแปรขึ้นอยู่กับเวลา พิกัด และความเร็ว
การเคลื่อนที่ของจุดหนึ่งๆ อธิบายด้วยระบบสามจุด
ม. x แก้ไข ;
สมการเชิงอนุพันธ์อันดับสอง: m y F ;
ฉัน
หลังจากบูรณาการแล้ว
แต่ละตัวจะเป็น x f1 (t, C1, C 2, C3); x f 4 (t, C1, C 2,..., C 6); ม.ซ.ฟิซ
หกค่าคงที่ y f 2 (t, C1, C 2, C3); และฉ (t, C, C,..., C); x x ; ใช่ ; ซีซี ;
5
1
2
6
0
0
0
C1, C2,…., C6:
z f 3 (t, C1, C 2, C3)
z f 6 (t, C1, C 2,..., C 6) x x ; ใช่ ; ซี ซี
0
0
0
ค่าคงที่ C1, C2,…., C6
มาจากหกเริ่มต้น
x f1 (t, x 0, y 0, z 0); x ฉ 4 (t, x 0, y 0, z 0, x0, y 0, z 0);
เงื่อนไขที่ t = 0:
หลังจากแทนที่สิ่งที่พบ y f 2 (t, x 0, y 0, z 0); ใช่ ฉ 5 (t, x 0, y 0, z 0, x0, y 0, z 0);
ค่าคงที่ที่เราได้รับ: z f (t, x, y, z) z ฉ 6 (t, x 0, y 0, z 0, x0, y 0, z 0)
3
0
0
0
ดังนั้น
อยู่ภายใต้อิทธิพลของระบบกำลังเดียวกัน
x
จุดวัสดุสามารถทำการเคลื่อนไหวได้ทั้งหมด
กำหนดโดยเงื่อนไขเริ่มต้น
พิกัดเริ่มต้นจะคำนึงถึงตำแหน่งเริ่มต้นของจุดด้วย อักษรย่อ
ความเร็วที่ระบุโดยการฉายภาพจะคำนึงถึงอิทธิพลต่อการเคลื่อนที่ไปตามนั้น
ส่วนที่พิจารณาของวิถีการเคลื่อนที่ของแรงที่กระทำต่อจุดก่อนหน้า
มาถึงไซต์นี้เช่น สถานะจลนศาสตร์เริ่มต้น

17. คำแนะนำทั่วไปสำหรับการแก้ตรงและผกผัน
งาน ขั้นตอนการแก้ปัญหา
1. วาดสมการเชิงอนุพันธ์ของการเคลื่อนที่:
1.1. เลือกระบบพิกัด – สี่เหลี่ยม
(นิ่ง) ด้วยวิถีการเคลื่อนที่ที่ไม่รู้จัก
เป็นธรรมชาติ (เคลื่อนไหว) ด้วยวิถีที่รู้จัก
เช่น วงกลมหรือเส้นตรง ในกรณีหลังนี้
สามารถใช้พิกัดเชิงเส้นหนึ่งพิกัดได้ เริ่ม
จัดจุดอ้างอิงให้ตรงกับตำแหน่งเริ่มต้นของจุด (ที่ t = 0)
หรือด้วยตำแหน่งสมดุลของจุด ถ้ามี
เช่น เมื่อจุดหนึ่งแกว่งไปมา

1.2. วาดจุดในตำแหน่งที่สอดคล้องกับ
ในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง (ที่ t > 0) เช่นนั้น
พิกัดเป็นค่าบวก (s > 0, x > 0) โดยที่
เรายังเชื่อว่าการฉายภาพความเร็วในตำแหน่งนี้
เป็นบวกเช่นกัน ในกรณีที่เกิดการสั่น การฉายภาพความเร็ว
ป้ายเปลี่ยน เช่น เมื่อกลับคืนสู่ตำแหน่ง
สมดุล. ในที่นี้ควรยอมรับว่าในการพิจารณา
ขณะหนึ่งจุดเคลื่อนออกจากตำแหน่งสมดุล
การปฏิบัติตามคำแนะนำนี้มีความสำคัญในอนาคต
ทำงานกับแรงต้านทานที่ขึ้นกับความเร็ว
1.3. ปล่อยจุดวัสดุออกจากการเชื่อมต่อ เปลี่ยนใหม่
การกระทำของพวกเขาคือปฏิกิริยา เพิ่มพลังที่แอคทีฟ
1.4. เขียนกฎพื้นฐานของพลศาสตร์ในรูปแบบเวกเตอร์
ฉายลงบนแกนที่เลือก แสดงค่าที่ระบุ
หรือแรงปฏิกิริยาผ่านเวลาแปรผัน พิกัด
หรือความเร็วหากขึ้นอยู่กับพวกเขา

2. การแก้สมการเชิงอนุพันธ์:
2.1. ลดอนุพันธ์หากไม่ได้สมการ
ลดลงเป็นรูปแบบมาตรฐาน (มาตรฐาน)
ตัวอย่างเช่น:
dv x หรือ s dv
x
,
dt
dt
2.2. แยกตัวแปร เช่น
ดีวีเอ็กซ์
1
ดีวีเอ็กซ์
1
ดีวี
เค
kdt หรือ
gv2,
เควีเอ็กซ์,
วx

dt

dt

ดีวี
dt.
เค 2
จีวี

2.3. หากมีตัวแปรสามตัวในสมการ
แล้วทำการเปลี่ยนแปลงตัวแปร เช่น
ดีวีเอ็กซ์
1
ซีเอ็กซ์,
dt

dv x dx v x dv x
1
ซีเอ็กซ์
ดีทีเอ็กซ์
ดีเอ็กซ์

แล้วแยกตัวแปรออกไป

2.4. คำนวณอินทิกรัลไม่จำกัดทางด้านซ้ายและ
ทางด้านขวาของสมการ เช่น
ดีวีเอ็กซ์
1
vx m kdt
1
ln v x kt C1

ใช้เงื่อนไขเริ่มต้น เช่น t = 0, vx = vx0,
กำหนดค่าคงที่การรวม:
1
ln v x v k t 0 C1 ; C1 ln v x 0 .
x0

ความคิดเห็น แทนที่จะคำนวณอินทิกรัลไม่จำกัด คุณก็ทำได้
ประเมินอินทิกรัลจำกัดด้วยตัวแปรบน
ขีด จำกัด
ขีดจำกัดล่างแสดงถึงค่าเริ่มต้นของตัวแปร
(เงื่อนไขเริ่มต้น) จากนั้นไม่จำเป็นต้องค้นหาแยกต่างหาก
ค่าคงที่ที่รวมอยู่ในโซลูชันโดยอัตโนมัติ เช่น:
โวลต์
ที
ดีวี
1
โวลต์
ม.ค.
โวลต์ 0
0
อินวี
โวลต์
โวลต์ 0
1 ตัน
นอต 0 ;

อิน วี ลิน วี 0
1
1
นอต 0; ln v kt ln v 0

2.5. แสดงความเร็วผ่านอนุพันธ์ของพิกัดเทียบกับ
เวลา เช่น
และทำซ้ำ
1
เคที อิน วี 0
ดีเอส
ย่อหน้า 2.2 -2.4

โวลต์
dt

ความคิดเห็น หากสมการลดลงเหลือตามบัญญัติ
ชนิดที่มีสารละลายมาตรฐานแล้วนี่คือแบบสำเร็จรูป
มีการใช้วิธีแก้ปัญหา
ยังคงพบการบูรณาการอย่างต่อเนื่องจาก
เงื่อนไขเริ่มต้น

18. พลวัตของจุดวัสดุอิสระ
การเคลื่อนที่ของจุดที่โยนเป็นมุมกับแนวนอนเข้า
สนามแรงโน้มถ่วงสม่ำเสมอโดยไม่คำนึงถึง
ความต้านทานอากาศ
ดีวีเอ็กซ์
0;
โอ้
:

x
0
;
dt
แม่
เอฟ จี.
ฉัน
(Оy) : m y G mg ;
ดีวีวาย
dt
ดีวี x 0; dv และ gdt;
วx
วี
ที
วีเอ็กซ์ 0
vy0
0
ดีวี x 0; dv และ gdt;
v x v x0 v0 cos ;

v0
โอ
x

x
กรัม;
ดีเอ็กซ์
วี0คอส ;
dt
x v0 cos เสื้อ;
ใช่แล้ว 0 gt v0 บาป gt ;
ดี้
v0 บาป gt;
dt
GT2
คุณ v0 บาป t
;
2

19. ประเภทของการสั่นสะเทือนของจุดวัสดุ
1. การสั่นสะเทือนฟรี (โดยไม่คำนึงถึงความต้านทาน
สิ่งแวดล้อม).
2. การสั่นสะเทือนฟรีโดยคำนึงถึงความต้านทานของตัวกลาง
x
(การสั่นแบบหน่วง)
3. แรงสั่นสะเทือนที่ถูกบังคับ
4. การบังคับการสั่นโดยคำนึงถึงแนวต้าน
สิ่งแวดล้อม.
การสั่นสะเทือนอิสระ - เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของ
พลังการฟื้นฟูเท่านั้น
มาเขียนกฎพื้นฐานของพลวัต: ma G N R .
ให้เราเลือกระบบพิกัดโดยให้ศูนย์กลางอยู่ที่ตำแหน่ง
สมดุล (จุด O) และโปรเจ็กต์
สมการสำหรับแกน x:
โอ
ม x อาร์ ซีเอ็กซ์


เอ็น

x
x

ให้เรานำเสนอสมการผลลัพธ์

เป็นรูปแบบมาตรฐาน (มาตรฐาน): x k 2 x 0 โดยที่ k 2

สมการนี้เป็นเส้นตรงที่เป็นเนื้อเดียวกัน
สมการเชิงอนุพันธ์ของลำดับที่สอง, รูปแบบ
ซึ่งการแก้ปัญหาถูกกำหนดโดยราก
สมการคุณลักษณะที่ได้รับโดยใช้
การทดแทนสากล: x e zt .
x zx2 อี zt
ซี 2 เค 2 0
รากของสมการคุณลักษณะ
จินตภาพและเท่ากัน: z1, 2 ki
คำตอบทั่วไปของดิฟเฟอเรนเชียล
สมการมีรูปแบบ: x ​​C1 cos kt C2 sin kt
ความเร็วของจุด: x kC sin kt kC cos kt
1
2
เงื่อนไขเริ่มต้น: เสื้อ 0 x x0 , x x 0 .
เรามากำหนดกัน
ค่าคงที่: x0 C1 cos k 0 C2 sin k 0 C11 C2 0
x kC1 บาป k 0 kC2 cos k 0 kC1 0 kC21
C1x0 .
ค2
x 0
.
เค

การสั่นแบบหน่วงของจุดวัสดุ –
การเคลื่อนที่แบบสั่นของจุดวัสดุเกิดขึ้น
เมื่อมีกำลังและกำลังในการฟื้นฟู
ความต้านทานต่อการเคลื่อนไหว
การพึ่งพาแรงต้านทานต่อการเคลื่อนที่จากการกระจัด
หรือความเร็วถูกกำหนดโดยธรรมชาติทางกายภาพของตัวกลางหรือ
การเชื่อมต่อที่ป้องกันการเคลื่อนไหว ที่ง่ายที่สุด
การพึ่งพาอาศัยกันเป็นเส้นตรงด้วยความเร็ว
(ความต้านทานความหนืด)
การหน่วงของการสั่นเกิดขึ้นเร็วมาก พื้นฐาน
อิทธิพลของแรงต้านหนืด-ลดลง
แอมพลิจูดของการแกว่งตามเวลา

20. การเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของจุดวัสดุ
สมมติว่าระบบพิกัดเคลื่อนที่ (ไม่เฉื่อย) Oxyz เคลื่อนที่ไปตามนั้น
กฎบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับระบบพิกัดคงที่ (เฉื่อย)
O1x1y1z1. การเคลื่อนที่ของจุดวัสดุ M (x, y, z) เทียบกับจุดที่กำลังเคลื่อนที่
ระบบ Oxyz– สัมพันธ์กับระบบที่อยู่นิ่ง O1x1y1z1–
แน่นอน การเคลื่อนที่ของระบบ Oxyz เคลื่อนที่สัมพันธ์กับการเคลื่อนที่แบบคงที่
ระบบ O1x1y1z1 – การเคลื่อนไหวแบบพกพา
แน่นอน
สมการพื้นฐานของพลศาสตร์: ma Fi การเร่งความเร็วจุด:
ม(ก ก) Fi



a a a r e a c
ให้เราย้ายเงื่อนไขด้วยแบบพกพาและ



ความเร่งโบลิทาร์ไปทางด้านขวา: ma Fi ma ma .
เงื่อนไขการโอนมีมิติของแรงและ
ถือเป็นกำลังที่เกี่ยวข้อง
อีมาอีคมาค
ความเฉื่อยเท่ากับ:

ในการฉายภาพบนแกนของระบบที่กำลังเคลื่อนที่
แม่ Fi e c .
พิกัดที่เรามี:
เอฟ
เอฟ
(Оz) : m z F
จากนั้นการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ของจุด
(อ็อกซ์) : มx
ถือได้ว่าเป็นสัมบูรณ์
ถ้าเราเพิ่มกำลังการแสดงเข้าไป
(Оy): ฉัน
แรงเฉื่อยแบบพกพาและโบลิทาร์:
ix
อดีต cx ;
ฉัน
เฮ้ ซี;
ฉัน
ez cz

ขอขอบคุณสำหรับความสนใจของคุณ!

การบรรยายครั้งที่ 2

21. พลศาสตร์ของระบบเครื่องกล
ระบบจุดวัสดุหรือระบบกลไก –
ชุดของจุดวัสดุหรือเนื้อหาวัตถุ
รวมกันตามกฎแห่งปฏิสัมพันธ์ทั่วไป (ตำแหน่ง
หรือการเคลื่อนไหวของแต่ละจุดหรือร่างกายขึ้นอยู่กับตำแหน่ง
และการเคลื่อนไหวของคนอื่นๆ)
มีระบบคะแนนอิสระ - การเคลื่อนที่ซึ่งไม่ใช่
ถูกจำกัดด้วยการเชื่อมต่อใดๆ (เช่น planetary
ระบบที่ถือว่าดาวเคราะห์เป็น
จุดวัสดุ)
ระบบคะแนนไม่ฟรีหรือไม่ฟรี
ระบบกลไก - การเคลื่อนที่ของจุดวัสดุหรือ
เนื้อหาถูกจำกัดโดยการเชื่อมต่อที่กำหนดบนระบบ
(เช่น กลไก เครื่องจักร เป็นต้น)

การบรรยายครั้งที่ 2

22. แรงที่กระทำต่อระบบ
นอกเหนือจากการแบ่งประเภทของกำลังที่มีอยู่เดิมแล้ว
(แรงแอคทีฟและแรงปฏิกิริยา) มีการนำเสนออันใหม่
การจำแนกประเภทกำลัง:
1. แรงภายนอก (e) – กระทำต่อจุดและวัตถุ
ระบบจากจุดหรือเนื้อหาที่ไม่รวมอยู่ใน
ของระบบนี้
2. แรงภายใน (i) – พลังปฏิสัมพันธ์ระหว่าง
จุดวัสดุหรือเนื้อหารวมอยู่ในที่กำหนด
ระบบ.
แรงเดียวกันสามารถเป็นได้ทั้งภายนอกและ
ความแข็งแกร่งภายใน ทุกอย่างขึ้นอยู่กับกลไกประเภทใด
อยู่ระหว่างการตรวจสอบระบบ
ตัวอย่างเช่น ในระบบดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์ พลังทั้งหมด
แรงดึงดูดระหว่างพวกมันคือแรงภายใน ที่
เมื่อคำนึงถึงระบบแรงโน้มถ่วงของโลกและดวงจันทร์
ที่ใช้จากด้านข้างของดวงอาทิตย์เป็นภายนอก

ตามกฎแห่งการกระทำและปฏิกิริยาของแต่ละคน
แรงภายใน Fk สอดคล้องกับแรงภายในอื่น
แรง Fk" มีขนาดเท่ากันและมีขนาดตรงกันข้าม
ทิศทาง.
คุณสมบัติอันน่าทึ่งสองประการของแรงภายในตามมาจากสิ่งนี้:
1. เวกเตอร์หลักของแรงภายในทั้งหมดของระบบมีค่าเท่ากับ
ฉัน
ฉัน
ศูนย์: R Fk 0
2. จุดหลักของแรงภายในทั้งหมดของระบบ
ฉัน
ฉัน


โค 0.
สัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางใด ๆ จะเป็นศูนย์: O

ใน
ซี

เอ็กซ์กี้ 0; ใช่ 0; ซี กี 0
ฉัน
ฉัน
ฉัน

0
;

0
;

เคเอ็กซ์
กี้
kz 0
กับ
หมายเหตุ: แม้ว่าสมการเหล่านี้จะคล้ายกับสมการสมดุล แต่ก็เป็นเช่นนั้น
ไม่เป็นเช่นนั้น เนื่องจากมีการใช้กำลังภายใน
ไปยังจุดหรือส่วนต่างๆ ของระบบ และทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของสิ่งเหล่านี้ได้
จุด (ร่างกาย) สัมพันธ์กัน จากสมการเหล่านี้มีดังนี้
แรงภายในไม่ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของระบบที่กำลังพิจารณา
เป็นหนึ่งเดียว

23. จุดศูนย์กลางมวลของระบบจุดวัสดุ
เพื่ออธิบายการเคลื่อนไหวของระบบโดยรวม เราจะแนะนำ
จุดเรขาคณิตที่เรียกว่าศูนย์กลางของมวล เวกเตอร์รัศมีซึ่งถูกกำหนดโดยการแสดงออก
เอ็มเค rk

,

โดยที่ M คือมวลของทั้งระบบ:
มม.

หรือในการฉายภาพบนแกนพิกัด:
เอ็มเค เอ็กซ์เค
เอ็กซ์ซี
,
เอ็มเค วายเค
ใช่
,

ซี ม1
r1
อาร์ซี
ตร.ม
โอ
x
ใช่
ม.ค
ซี อาร์
เค
zC
r2


เอ็กซ์ซี
นาที

เอ็มเค ซีเค
zC
.

สูตรหาจุดศูนย์กลางมวล
คล้ายกับสูตรของศูนย์
แรงโน้มถ่วง. อย่างไรก็ตามแนวคิดของศูนย์
มวลมีความทั่วไปมากกว่าเพราะไม่ใช่
ที่เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วงหรือ
แรงโน้มถ่วง

24. ทฤษฎีบทการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวลของระบบ




mk a k F k F k หรือ mk

ฉัน
2





.
2 ก.ค
dt
ในการฉายภาพบน
แกนพิกัด:
วัน 2 rk
dt
2
ฟก ฟกี้. มาสรุปกัน
สมการเหล่านี้
ทุกจุด:
นายซี เอ็มเค rk .
d2




.

2
dt
ม.ค
วัน 2 rk
วันที 2
ฟก ฟกี้.
อีกครั้ง

วัน 2 อาร์ซี
วันที 2
อีกครั้ง
รี 0
แมค อาร์
M x C R เช่น Fxke ; ทฤษฎีบท: ผลิตภัณฑ์
ฉันซีอาร์ ey
M z C R ez
มวลระบบโดย
ฟิก ; ความเร่งของศูนย์กลางของมัน
มวลเท่ากับมวลหลัก

ฟซ. เวกเตอร์ของแรงภายนอก

ข้อพิสูจน์จากทฤษฎีบทเรื่องการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวลของระบบ
(กฎหมายอนุรักษ์)

เป็นศูนย์ Re = 0 แล้วความเร็วของจุดศูนย์กลางมวลคงที่ vC = const (center
มวลเคลื่อนที่สม่ำเสมอเป็นเส้นตรง - กฎการอนุรักษ์การเคลื่อนที่
จุดศูนย์กลางมวล)
2. หากในช่วงเวลาที่มีการฉายภาพเวกเตอร์หลักของภายนอก
แรงของระบบบนแกน x เป็นศูนย์ Rxe = 0 จากนั้นความเร็วของจุดศูนย์กลางมวลตามแนวแกน x


เท่ากับศูนย์ Re = 0 และ ณ วินาทีแรก ความเร็วของจุดศูนย์กลางมวลเท่ากับ
ศูนย์, vC = 0 จากนั้นเวกเตอร์รัศมีของจุดศูนย์กลางมวลจะคงที่ rC =
const (จุดศูนย์กลางมวลอยู่นิ่ง - กฎการอนุรักษ์ตำแหน่ง
จุดศูนย์กลางมวล)

แรงของระบบบนแกน x จะเป็นศูนย์ Rxe = 0 และที่ความเร็วเริ่มต้น
จุดศูนย์กลางมวลตามแกนนี้เท่ากับศูนย์, vCx = 0 แล้วพิกัดของจุดศูนย์กลางมวลตาม
แกน x คงที่ xC = const (จุดศูนย์กลางมวลไม่เคลื่อนที่ไปตามนี้
แกน).

25. แรงกระตุ้น
การวัดลักษณะปฏิสัมพันธ์ทางกล
การส่งผ่านการเคลื่อนไหวทางกลจากการแสดง
ไปยังจุดแรงในช่วงเวลาที่กำหนด:
เอส เอฟ (เสื้อ 2 t1)
ในการฉายภาพบน
ที
ที
ที
พิกัด (Ox): S x Fx dt; (Oy) : ปีงบประมาณ ; (ออนซ์) : S z Fz dt
ที
ที
ที
เพลา:
2
2
2
1
1
1
ที2
ในกรณีมีแรงคงที่: S F dt
ที1
S x Fx (เสื้อ 2 t1);
S และ ปี (t 2 t1);
S z Fz (เสื้อ 2 t1);
แรงกระตุ้นของผลลัพธ์เท่ากับเรขาคณิต
ผลรวมของแรงกระตุ้นที่กระทำต่อจุดหนึ่งในช่วงเวลาเดียวกัน
ช่วงเวลาเดียวกัน: R F1 F2 ... Fn.
R dt F1dt F2 dt ... Fn dt
ลองอินทิเกรตบน t2 กัน
ที2
ที2
ที2
กำหนดช่วงเวลา R dt F1dt F2 dt ... Fn dt
ที1
ที1
ที1
ที1
เวลา:
ส S1 ส 2 ... ส น .

26. การเคลื่อนที่ของจุด

เท่ากับผลคูณของมวลของจุดและเวกเตอร์ของมัน
ความเร็ว: Q mv.
ปริมาณการเคลื่อนที่ของระบบจุดวัสดุ –
ผลรวมทางเรขาคณิตของปริมาณการเคลื่อนที่ของวัสดุ
คะแนน: Q Q1 Q2 ... Qn Qk .
ตามคำจำกัดความของจุดศูนย์กลางมวล:
ถาม

โวลต์
คิว คิว เอ็มเค วีเค เอ็มเค
ดื่ม

(เอ็มเค rk).
dt
dt
นายซี เอ็มเค rk .
เวกเตอร์โมเมนตัมของระบบมีค่าเท่ากับ
ผลคูณของมวลของระบบทั้งหมดและเวกเตอร์ความเร็ว
จุดศูนย์กลางมวลของระบบ
ดร.ซี

จากนั้น: Q dt (Mrc) M dt MvC .
ในการฉายภาพบน
คิว เอ็ม x ซี ;
แกนพิกัด: x
คิวเอ็มวีซี
ถาม และ Mx C ;
Q และ Mx C

26. ทฤษฎีบทว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัม
ระบบ
ให้เราพิจารณาระบบของจุดวัสดุ n จุด แนบไปกับ
เราแบ่งแต่ละจุดแรงออกเป็นภายนอกและภายในและ
ให้เราแทนที่พวกมันด้วยผลลัพธ์ Fke และ Fki ที่สอดคล้องกัน
ให้เราเขียนสมการพื้นฐานของไดนามิกสำหรับแต่ละจุด:
mk a k F ke F ki หรือ mk dvk Fke Fki
dt
มาสรุปสิ่งเหล่านี้กัน
ทางด้านซ้ายของสมการที่เราแนะนำ
สมการ
มวลใต้เครื่องหมายอนุพันธ์
ทุกจุด:
และแทนที่ผลรวมของอนุพันธ์ด้วย
ดีวีเค

ฉัน

เอฟ
เอฟ
.
เค
เค
เค
อนุพันธ์ของผลรวม: d (m v) R e .
dt
เคเค
dt
จากคำนิยาม

ฉัน

ถาม


0

ปริมาณ mk v k Q .
ร.
อนุพันธ์ของเวกเตอร์โมเมนตัมของระบบเทียบกับเวลา
dt เท่ากับเวกเตอร์หลักของแรงภายนอกของระบบ
ระบบการเคลื่อนไหว:
ดีคิวเอ็กซ์
ในการฉายภาพไปยังพิกัด dQx R e F e ; dQx R อี F อี ;
R e F xke .
เอ็กซ์เค
เอ็กซ์เค
dt
dt
dt
เพลา:
x
x
x

26. ข้อพิสูจน์จากทฤษฎีบทว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงปริมาณ
การเคลื่อนไหวของระบบ (กฎหมายอนุรักษ์)
:
1. ถ้าในช่วงเวลาเวกเตอร์หลักของภายนอก
แรงของระบบเป็นศูนย์ Re = 0 จากนั้นเวกเตอร์ปริมาณ
การเคลื่อนที่คงที่ Q = const – กฎการอนุรักษ์
โมเมนตัมของระบบ
2. หากในช่วงเวลาที่มีการฉายภาพของเวกเตอร์หลัก
แรงภายนอกของระบบบนแกน x เท่ากับศูนย์ ดังนั้น Rxe = 0 ดังนั้น
การฉายภาพโมเมนตัมของระบบไปยังแกน x
เป็นค่าคงที่ Qx = const
ข้อความที่คล้ายกันนี้เป็นจริงสำหรับแกน y และ z
ดีคิว
เราฉายภาพบนแกน: τ m1 g cos m2 g cos 0
dt
พวกเราแบ่งปัน
ถาม
ที
ตัวแปร
dQτ (m1 g cos m2 g cos)dt 0
0
และอินทิเกรต: Q0
ดังนั้นกฎ Qτ Qτ 0 0 หรือ Qτ 0 Qτ
ประหยัด: Mv m v m v .
1 1
2 2
อินทิกรัลด้านขวา
เกือบจะเท่ากัน
เป็นศูนย์ เพราะ เวลา
ระเบิดที<<1.
เวอร์ชัน 2
เอ็มวี m1v1
เวอร์ชัน 2
ตร.ม

27. โมเมนตัมของจุดหรือจลน์ศาสตร์
โมเมนต์ของการเคลื่อนไหวสัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางบางแห่ง
การวัดการเคลื่อนที่เชิงกลที่กำหนดโดยเวกเตอร์
เท่ากับผลคูณเวกเตอร์ของเวกเตอร์รัศมี
จุดวัสดุด้วยเวกเตอร์ของโมเมนตัม:
ถาม
โวลต์
โมเมนต์จลน์ของระบบจุดวัสดุ
สัมพันธ์กับจุดศูนย์กลาง – เรขาคณิต
ผลรวมของโมเมนต์ปริมาณการเคลื่อนไหวทั้งหมด
คะแนนวัสดุสัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางเดียวกัน:

เคโอ

โอ
K O r Q r mv
K x y (mv z) z (mv y);
K y z (mv x) x (mv z);
K z x (mv y) y (mv x)
อนุพันธ์ของเวกเตอร์โมเมนตัมเชิงมุม
ระบบสัมพันธ์กับศูนย์กลางของเวลา
เท่ากับโมเมนต์หลักของแรงภายนอกของระบบ
สัมพันธ์กับศูนย์เดียวกัน
KO K1O K2O ... KnO KiO ริ มิ วี .
ในการประมาณการ
เคเอ็กซ์
บนแกน:
เค
ix
; กี้ กี้ ;
เค ซี กี้.

28. ทฤษฎีบทว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมเชิงมุม
การเคลื่อนไหวของระบบ
ให้เราพิจารณาระบบของจุดวัสดุ n จุด แนบไปกับ
เราแบ่งแต่ละจุดแรงออกเป็นภายนอกและภายในและ
ให้เราแทนที่พวกมันด้วยผลลัพธ์ Fke และ Fki ที่สอดคล้องกัน
ให้เราเขียนสมการพื้นฐานของไดนามิกสำหรับแต่ละจุด:
ดีวีเค

ฉัน

ฉัน

เอฟ
เอฟ
.
mk a k F k F k
เค
หรือ
เค
เค
dt
ให้เราคูณเวกเตอร์รัศมีแต่ละส่วนด้วยเวกเตอร์
ซ้าย:
ดีวี
rk เอ็มเค
เค
dt
มาสรุปสิ่งเหล่านี้กัน
สมการสำหรับทุกคน
คะแนน:
rk ฟเค rk ฟคิ
ดีวีเค

ฉัน



เอฟ

เอฟ
เค
ก๊อก ก๊อก
เค
dt

ม.อ.
ฉัน
ม.อ.
0

ลองดูว่าเราจะลบเครื่องหมายของอนุพันธ์ออกได้ไหม
นอกเหนือจากผลิตภัณฑ์ข้าม:
ดื่ม
ดีวีเค

(rk mk vk)
เอ็มเค วีเค rk เอ็มเค
dt
dt
dt
vk mk vk 0 (บาป(vk , mk vk) 0)
ดีวีเค
rk เอ็มเค
.
dt




โวลต์

เค
เคเค
โอ
dt
ดังนั้นเราจึงได้:
ลองแทนที่ผลรวมของอนุพันธ์กัน
อนุพันธ์ของผลรวม: d
(rk mk v k) M Oe .
dt
นิพจน์ในวงเล็บคือโมเมนตัมเชิงมุม
ระบบ จากที่นี่:
ดีเค
โอ
dt
เอ็ม โอ.

ในการฉายภาพบนแกนพิกัด:
ดีไค
ดีเค x
ดีเค ซี


เอ็มเอ็กซ์;
ของฉัน;
มเซ.
dt
dt
dt
ทฤษฎีบท: อนุพันธ์ของเวกเตอร์แรงบิด
ปริมาณการเคลื่อนไหวของระบบสัมพันธ์กับ
ของศูนย์บางแห่งมีเวลาเท่ากันกับศูนย์หลัก
โมเมนต์ของแรงภายนอกของระบบสัมพันธ์กับ
ศูนย์เดียวกัน
ดีเค
โอ
dt
เอ็ม โอ.
ทฤษฎีบท: อนุพันธ์ของโมเมนต์ของปริมาณ
การเคลื่อนที่ของระบบสัมพันธ์กับแกนบางแกน
เท่ากับช่วงเวลาหลักของภายนอก
แรงของระบบสัมพันธ์กับแกนเดียวกัน
ดีไค
ดีเค x
ดีเค ซี


เอ็มเอ็กซ์;
ของฉัน;
มเซ.
dt
dt
dt

29. ข้อพิสูจน์จากทฤษฎีบทการเปลี่ยนแปลงแรงบิด
โมเมนตัมของระบบ (กฎหมายอนุรักษ์)
1. ถ้าในช่วงเวลาเวกเตอร์ของช่วงเวลาหลัก
แรงภายนอกของระบบสัมพันธ์กับศูนย์กลางบางแห่ง
เท่ากับศูนย์ MOe = 0 จากนั้นเวกเตอร์ของโมเมนต์ของปริมาณ
การเคลื่อนที่ของระบบสัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางเดียวกัน
ค่าคงที่ KO = const – กฎการอนุรักษ์แรงบิด
โมเมนตัมของระบบ)
2. หากในช่วงเวลาหลักภายนอก
แรงของระบบสัมพันธ์กับแกน x เป็นศูนย์ ดังนั้น Mxe = 0
โมเมนตัมเชิงมุมของระบบรอบแกน x
ค่าคงที่ Kx = ค่าคงที่
ข้อความที่คล้ายกันนี้เป็นจริงสำหรับแกน y และ z

30. องค์ประกอบของทฤษฎีโมเมนต์ความเฉื่อย
ในการเคลื่อนที่แบบหมุนของวัตถุแข็งเกร็ง การวัดความเฉื่อย
(ความต้านทานต่อการเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนไหว) คือช่วงเวลา
ความเฉื่อยสัมพันธ์กับแกนหมุน มาดูหลักกันดีกว่า
นิยามแนวคิดและวิธีการคำนวณโมเมนต์
ความเฉื่อย
30.1. โมเมนต์ความเฉื่อยของจุดวัสดุ
สัมพันธ์กับแกน
2
2
2
ฉัน z mh ม(x y)
z
ชม.

z

โอ
ชม.
x
x


โมเมนต์ความเฉื่อยของวัสดุ
จุดสัมพันธ์กับแกนมีค่าเท่ากัน
ผลคูณของมวลของจุดและ
กำลังสองของระยะห่างของจุดจากแกน
นอกเหนือจากโมเมนต์ความเฉื่อยตามแนวแกนของวัตถุแข็งเกร็งแล้ว
มีโมเมนต์ความเฉื่อยประเภทอื่น:
ฉัน xy xydm
- โมเมนต์ความเฉื่อยจากแรงเหวี่ยง
ร่างกายที่มั่นคง

30.2. โมเมนต์ความเฉื่อยของวัตถุแข็งเกร็งรอบแกน
z
ฉัน z mk hk2 mk (xk2 yk2)
ฮ่องกง
rk
ม.ค
z

โอ
ใช่
x
โมเมนต์ความเฉื่อยของวัตถุแข็งเกร็ง
สัมพันธ์กับแกนเท่ากับผลรวม
ผลคูณมวลของแต่ละจุด
ด้วยกำลังสองของระยะห่างของจุดนี้
ไปที่แกน
เมื่อย้ายจากแยก
มวลน้อยถึงน้อยมาก
มวลของจุด ขีดจำกัดของผลรวมดังกล่าว
ถูกกำหนดโดยอินทิกรัล:
เอ็กซ์เค
ฉัน z h 2 dm (x 2 y 2)dm
- โมเมนต์ความเฉื่อยตามแนวแกน
ร่างกายที่มั่นคง
I O r dm (x y z)dm
2
2
2
2
- ช่วงเวลาขั้วโลก
ความเฉื่อยของร่างกายที่มั่นคง

30.4. โมเมนต์ความเฉื่อยของแท่งคงที่สม่ำเสมอ
ภาพตัดขวางสัมพันธ์กับแกน
ให้เราเลือกปริมาตรเบื้องต้น dV = Adx ที่ระยะ x:
ซซ
z
ประถมศึกษา
น้ำหนัก:
dm Adx

x
x

ดีเอ็กซ์

3ลิตร

x
ฉัน z x 2 dm x 2 Adx A
3
0
0
0
แอล3 เอ็มแอล2

3
3


ตำแหน่งแกนและกำหนดขีดจำกัดการรวม (-L/2,
ลิตร/2) ที่นี่เราสาธิตสูตรสำหรับการย้ายไป
แกนขนาน:
2
2
ม.ล.

ฉัน zC M.
3
2
ฉัน ฉัน z ฉัน zC d M
2
ฉัน zC
2
ม.ล
เอ็มแอล2

.
3
12
2
2

30.5. โมเมนต์ความเฉื่อยของกระบอกสูบที่เป็นเนื้อเดียวกัน
สัมพันธ์กับแกนสมมาตร
ให้เราเลือกปริมาตรเบื้องต้น: dV = 2πrdrH (ทรงกระบอกบาง
รัศมี อาร์
มวลธาตุ:
dm 2 rdrH


ฉัน z r dm r 2 2 rdrH
2
0
0
4ร

2H
4
0
ร 4 มร. 2
2H
4
2
นาย 2
อิซ
2
เนื่องจากไม่รวมความสูงของกระบอกสูบในผลลัพธ์
สูตรสำหรับโมเมนต์ความเฉื่อย จากนั้นจึงคงอยู่
ใช้ได้กับดิสก์และขอบแข็งบาง
ล้อ (แหวนบาง)

31. โมเมนต์จลนศาสตร์ของร่างกายแข็งเกร็ง

ΔK ซี สวัสดี Δmi วี ไฮ Δmi z ไฮ h Δmi
2
ฉัน
K z ΔK zi z h Δmi z ฉัน z .
2
ฉัน
หรือเดินหน้าต่อไป
ถึงสิ่งเล็กน้อย:
dK z hdmv hdm z h z h dm
2
K z dK z zh 2 dm z ฉัน z
โมเมนต์จลนศาสตร์ของการหมุน
ร่างกายเท่ากับผลคูณของเชิงมุม
ความเร็ว ณ โมเมนต์ความเฉื่อย
สัมพันธ์กับแกนหมุน
z
z
สวัสดี
∆มิ
วิ
x

32. สมการเชิงอนุพันธ์ของการหมุน
ร่างกายแข็งเกร็งเมื่อเทียบกับแกน
ให้เราเขียนทฤษฎีบทเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัมเชิงมุม
วัตถุแข็งเกร็งหมุนรอบแกนคงที่:
ดีเค ซี
มเซ.
dt
โมเมนต์จลน์ของวัตถุแข็งเกร็งที่หมุนอยู่มีค่าเท่ากับ:
z
z
z
มซ
x
เค ซี ซี ฉัน ซี
โมเมนต์ของแรงภายนอกสัมพันธ์กับแกน
การหมุนเท่ากับแรงบิด
(ปฏิกิริยาและแรงโน้มถ่วง M e M M
z
z
หมุน
อย่าสร้างโอกาส):
เราแทนที่โมเมนต์จลนศาสตร์และ

แรงบิดเข้าสู่ทฤษฎีบท
ง (z ฉัน z)
การหมุน M z M
dt
ฉัน z M z M การหมุน

33. ทฤษฎีเบื้องต้นของไจโรสโคป
Gyroscope - วัตถุแข็งเกร็งหมุนรอบแกน
ความสมมาตรของวัสดุซึ่งเป็นหนึ่งในจุดนั้น
ไม่นิ่ง
ไจโรสโคปฟรี - แก้ไขเพื่อให้จุดศูนย์กลางมวล
ยังคงนิ่งอยู่ และแกนหมุนผ่านไป
ศูนย์กลางมวลและสามารถเข้ารับตำแหน่งใดก็ได้
พื้นที่เช่น แกนหมุนจะเปลี่ยนตำแหน่ง
คล้ายกับแกนการหมุนของร่างกายเองที่
การเคลื่อนที่เป็นทรงกลม
เคซี
ω

สมมติฐานหลักของการประมาณ (เบื้องต้น)
ทฤษฎีไจโรสโคป – เวกเตอร์ของโมเมนต์ของปริมาณ
พิจารณาการเคลื่อนที่ (โมเมนต์จลน์) ของโรเตอร์
มุ่งไปตามแกนการหมุนของมันเอง
คุณสมบัติหลักของไจโรสโคปอิสระคือแกนโรเตอร์
รักษาทิศทางในอวกาศให้คงที่ตลอด
สัมพันธ์กับกรอบอ้างอิงเฉื่อย (ดาวฤกษ์)
(แสดงโดยลูกตุ้มฟูโกต์ ซึ่งเก็บ
สัมพันธ์กับดวงดาวด้วยเครื่องบินสวิง พ.ศ. 2395)
สิ่งนี้เป็นไปตามกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม
สัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางมวลของโรเตอร์ที่ให้มา
ละเลยแรงเสียดทานในแบริ่งของเพลากันสะเทือน
โรเตอร์ โครงด้านนอกและด้านใน:
ดีเค ซี
เอ็ม ซี 0;
dt
เคซีคอนสตรัคชั่น

34. การกระทำของแรงบนแกนของไจโรสโคปอิสระ
ในกรณีที่มีแรงกระทำต่อแกนโรเตอร์
โมเมนต์ของแรงภายนอกที่สัมพันธ์กับศูนย์กลางมวลไม่เท่ากัน
ศูนย์:
ดีเค
ฉัน อี Fh.

dt
เอ็มซีอาร์เอฟ ;

อนุพันธ์ของโมเมนตัมเชิงมุมเทียบกับเวลา
เท่ากับความเร็วของจุดสิ้นสุดของเวกเตอร์นี้ (ทฤษฎีบทของเรซาล):
ดีเค ซี
ดร
วี เค ; (วี)
dt
dt
วีเค
z
เอ็ม ซี.
ซึ่งหมายความว่าแกนโรเตอร์จะเป็น
เบี่ยงเบนไปจากทิศทางของการกระทำ
แรง และไปทางเวกเตอร์โมเมนต์
พลังนี้นั่นคือ จะไม่เลี้ยว
สัมพันธ์กับแกน x (ภายใน
ระบบกันสะเทือน) และสัมพันธ์กับแกน y
(ระบบกันสะเทือนภายนอก)
เอฟ
ชม.
วีเค

กับ
เอ็ม ซี
x
ω
เคซี

เมื่อแรงหมดลงแกนโรเตอร์ก็จะยังคงอยู่
อยู่ในตำแหน่งคงที่สอดคล้องกับ
ช่วงเวลาสุดท้ายของการออกแรงเพราะว่า
จากช่วงเวลานี้ ช่วงเวลาแห่งพลังภายนอกอีกครั้ง
กลายเป็นศูนย์
ในกรณีที่เกิดแรงในระยะสั้น (กระทบ) แกน
ไจโรสโคปไม่เปลี่ยนตำแหน่งในทางปฏิบัติ
ดังนั้นการหมุนอย่างรวดเร็วของโรเตอร์จึงสื่อสารกัน
ความสามารถในการหมุนวนเพื่อตอบโต้แบบสุ่ม
มีอิทธิพลโน้มน้าวให้เปลี่ยนตำแหน่งของแกน
การหมุนของโรเตอร์และมีแรงคงที่
รักษาตำแหน่งของเครื่องบินตั้งฉากกับ
แรงกระทำที่แกนโรเตอร์อยู่ คุณสมบัติเหล่านี้
ใช้ในการทำงานของระบบนำทางเฉื่อย

ขอขอบคุณสำหรับความสนใจของคุณ!

ตัวอย่าง: คนสองคนที่มีมวล m1 และ m2 อยู่ในเรือ
มวล ลบ.ม. ในช่วงเวลาแรกเรือที่มีคน
อยู่ในช่วงพักผ่อน กำหนดการเคลื่อนที่ของเรือถ้า
บุคคลมวล m2 เคลื่อนตัวไปที่หัวเรือในระยะ a
1. วัตถุแห่งการเคลื่อนไหว
(เรือกับคน):
x2

x1
2. เราละทิ้งการเชื่อมต่อ (น้ำ):

G3
3. แทนที่การเชื่อมต่อด้วยปฏิกิริยา:
4. เพิ่มกองกำลังที่ใช้งานอยู่:
G1


G2
x
โอ
ฉายภาพลงบนแกน x:
ม x ค 0
xC คงที่
MaC R e G1 G2 G3 N
0 ลบ.ม.1b ลบ.ม.

ตร.ม
ก.
ม1
x3
x C ค่าคงที่ 0
เอ็มเค xk 0 เอ็มเค xk .

ม2
0 m1l m2 (ล.ก.) m3l

ม1 ม2 ม3

ในทิศทางตรงกันข้าม
17

การบรรยายที่ 6 (ต่อจาก 6.2)

ทฤษฎีบทการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวลของระบบ – พิจารณาระบบที่มีจุดวัสดุ n จุด เราแบ่งแรงที่ใช้กับแต่ละจุด
เข้าสู่ภายนอกและภายในและแทนที่ด้วยผลลัพธ์ Fke และ Fki ที่เกี่ยวข้อง ให้เราเขียนสมการพื้นฐานสำหรับแต่ละจุด
ผู้พูด:
หรือ
วัน 2 rk

ฉัน
วัน 2 rk
ลองสรุปสมการเหล่านี้กัน
mk a k F ke F ki
ม.ค
เอฟ
เอฟ
.

k 2 ฟเค ฟกิ .
เค
เค
ทุกจุด:
วันที 2
dt
ทางด้านซ้ายของสมการ เราจะแนะนำมวลไว้ใต้เครื่องหมายอนุพันธ์
d2
(นาย) รจ.
และแทนที่ผลรวมของอนุพันธ์ด้วยอนุพันธ์ของผลรวม:
2 ก.ค
จากคำจำกัดความของจุดศูนย์กลางมวล:
หลังจากลบมวลของระบบแล้ว
สำหรับเครื่องหมายของอนุพันธ์ที่เราได้รับ
ในการฉายภาพบนแกนพิกัด:
นายซี เอ็มเค rk .

วัน 2 อาร์ซี
dt
2
dt
ลองแทนลงในสมการผลลัพธ์:
R e หรือ:
M x C R เช่น X ke ;
ฉัน C R ey Yke ;
แมค อาร์ อี
d2
(นายค) เร .
2
dt
อีกครั้ง
รี 0
ผลคูณของมวลของระบบและความเร่งของมวลศูนย์กลาง
เท่ากับเวกเตอร์หลักของแรงภายนอก
จุดศูนย์กลางมวลของระบบเคลื่อนที่เป็นจุดวัสดุโดยมีมวลเท่ากับมวล
ระบบทั้งหมดที่ใช้แรงภายนอกทั้งหมดที่กระทำต่อระบบ
ตัวอย่าง: คนสองคนที่มีมวล m1 และ m2 อยู่ในเรือที่มีมวล m3
ในช่วงเวลาเริ่มแรก เรือพร้อมผู้คนได้พักสงบแล้ว
พิจารณาการเคลื่อนที่ของเรือหากบุคคลมวล m2 เคลื่อนตัวไปที่หัวเรือ
ข้อพิสูจน์จากทฤษฎีบทเรื่องการเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวลของระบบ
เรือในระยะไกล

(กฎหมายอนุรักษ์):
x2

1. หากในช่วงเวลาเวกเตอร์หลักของแรงภายนอกของระบบ
x
1. วัตถุประสงค์ของการเคลื่อนไหว (เรือกับคน):
1
เป็นศูนย์ Re = 0 แล้วความเร็วของจุดศูนย์กลางมวลคงที่ vC = const
2. เราละทิ้งการเชื่อมต่อ (น้ำ):
(ศูนย์กลางมวลเคลื่อนที่สม่ำเสมอเป็นเส้นตรง - กฎการอนุรักษ์
3.
เราแทนที่การเชื่อมต่อด้วยปฏิกิริยา:
G1
x
การเคลื่อนที่ของศูนย์กลางมวล)
โอ
G2
2. หากในช่วงเวลาที่มีการฉายภาพเวกเตอร์หลักของแรงภายนอก 4. เพิ่มแรงที่ใช้งานอยู่:
ระบบบนแกน x จะเป็นศูนย์ Rxe = 0 แล้วความเร็วของจุดศูนย์กลางมวลตามแนวแกน x
5. เราเขียนทฤษฎีบทเกี่ยวกับจุดศูนย์กลางมวล:
ค่าคงที่ vCx = const (จุดศูนย์กลางมวลเคลื่อนที่สม่ำเสมอตามแนวแกน)
G3

MaC R e G1 G2 G3 N
ข้อความที่คล้ายกันนี้เป็นจริงสำหรับแกน y และ z
x3
3. หากในช่วงเวลาเวกเตอร์หลักของแรงภายนอกของระบบ
ฉายภาพลงบนแกน x: M x C 0
x C ค่าคงที่ 0
เป็นศูนย์ Re = 0 และ ณ ขณะแรก ความเร็วของจุดศูนย์กลางมวลเป็นศูนย์
xC คงที่
vC = 0 จากนั้นเวกเตอร์รัศมีของจุดศูนย์กลางมวลจะคงที่ rC = const (center
เอ็มเค xk 0 เอ็มเค xk .
มวลอยู่นิ่ง - กฎการอนุรักษ์ตำแหน่งศูนย์กลางมวล)
ให้เราพิจารณาว่าคนมวล m1 ต้องเปลี่ยนที่นั่งไกลแค่ไหน
ม1 x1 ม2 x2 ม3 x3 ม1 (x1 ลิตร) ม2 (x2 ลิตร ก) ม3 (x3 ลิตร)
4. หากในช่วงเวลาที่มีการฉายภาพเวกเตอร์หลักของภายนอก
ความแข็งแกร่ง
เพื่อให้เรืออยู่กับที่:
ระบบบนแกน x จะเป็นศูนย์ Rxe = 0 และ ณ วินาทีแรก ความเร็วที่ศูนย์กลาง
ม2
0 m1l m2 (ล.ก.) m3l
m1 x1ตามนี้
m2 x2แกน
เท่าเทียมกัน
m1 (x1v Cxb=) 0,

(x2 ก) ม.ศูนย์กลาง

มวลชน
พิกัด to2
มวลแกน x
3 x3 ศูนย์
3x3 .
ม1 ม2 ม3
ตร.ม
ยังคงคงที่ xC = const (จุดศูนย์กลางมวลไม่เคลื่อนที่ไปตามแกนนี้)
เรือจะเคลื่อนตัวเป็นระยะทางล


.
0




.
คล้ายกัน
ใช้ได้กับแกน ym และ z
1 ข้อความ
2
17
ในทิศทางตรงกันข้าม
M z C R ez Z ke .
1

การบรรยายครั้งที่ 8 (ต่อจาก 8.2)

4.
โมเมนต์ความเฉื่อยของแท่งคงที่สม่ำเสมอ
ส่วนสัมพันธ์กับแกน:
มาเน้นประถมศึกษากันดีกว่า
ซซ
ปริมาณ dV = Adx
z

ที่ระยะ x:
5.
โมเมนต์ความเฉื่อยของกระบอกสูบที่เป็นเนื้อเดียวกัน
สัมพันธ์กับแกนสมมาตร:
มาเน้นประถมศึกษากันดีกว่า
ปริมาตร dV = 2πrdrH
(ทรงกระบอกบางรัศมี r) :
ประถมศึกษา
น้ำหนัก:
dm 2 rdrH
z

x
ดีเอ็กซ์

ประถมศึกษา
น้ำหนัก:
DM

x

3ลิตร
x
ฉัน z x dm x Adx A
3
0
0
2
2
0
ADX
ชม

แอล3 เอ็มแอล2

3
3

เพื่อคำนวณโมเมนต์ความเฉื่อยสัมพันธ์กับจุดศูนย์กลาง
แกน (ผ่านจุดศูนย์ถ่วง) ก็เพียงพอแล้วที่จะเปลี่ยนแปลง
ตำแหน่งแกนและกำหนดขีดจำกัดการรวม (-L/2, L/2)
ที่นี่เราจะสาธิตสูตรการเปลี่ยนเป็นแบบขนาน
แกน:
2
2
ฉัน ฉัน zC d 2 M .
2
ฉัน zC
6.
เอ็มแอล2 แอล
เอ็มแอล2

.
3
12
2
0
0
4ร
x


2H
4
ดร
0
ร 4 มร. 2
2H
4
2
เราใช้สูตรหาปริมาตรของทรงกระบอก V=πR2H
เพื่อคำนวณโมเมนต์ความเฉื่อยของกระบอกสูบกลวง (หนา)
ก็เพียงพอที่จะกำหนดขีดจำกัดของการรวมจาก R1 ถึง R2 (R2> R1):
ม.ล.

ฉัน zC M.
3
2
r4
ฉัน z 2 H
4
R2
R1
2
2
R24 R14 เอ็ม (R 2 R1)
2H
.
4
4
2
โมเมนต์ความเฉื่อยของทรงกระบอกบาง ๆ สัมพันธ์กับแกน เนื่องจากความสูงของกระบอกสูบไม่รวมอยู่ในสูตรโมเมนต์
ความเฉื่อยจะยังคงใช้ได้สำหรับโซลิดดิสก์แบบบางและ
สมมาตร (t<ขอบล้อ (วงแหวนบาง)

zt
เนื่องจากกระบอกสูบมีความหนาน้อย
เราถือว่าทุกจุดอยู่
ที่ระยะ R ถึงแกนเท่ากัน
และไม่จำเป็นต้องบูรณาการ
ปริมาตร V = 2πRtH (กระบอกบาง
รัศมี R พร้อมความหนาของผนัง t)
ชม

x

ฉัน z r 2 dm r 2 2 rdrH

z
2
M ((ร 2 (ร ที) 2) ม (2 R 2 2 Rt เสื้อ 2) 2R .
อิซ
.
2
2
ให้เราเลือกมวล mi ปริมาตรน้อยที่ไม่ต่อเนื่องกัน:
ΔK ซี สวัสดี Δmi vi hi Δmi z hi z hi2 Δmi
z
สวัสดี
ฉัน z R 2 2 RtH MR 2 .
สามารถทำได้เช่นเดียวกัน
สูตรสำหรับกระบอกสูบผนังหนาโดยคำนึงถึง
ตัวเล็ก:
โมเมนตัมของร่างกายที่แข็งแกร่ง
∆มิ
x
K z ΔK zi z hi2 Δmi z ฉัน z .
วิ
หรือก้าวไปสู่สิ่งไม่มีขอบเขต:

dK z hdmv hdm zhzh 2 dm.
K z dK z zh 2 dm z ฉัน z
โมเมนตัมเชิงมุมของวัตถุที่กำลังหมุนมีค่าเท่ากับผลคูณ
ความเร็วเชิงมุม ณ โมเมนต์ความเฉื่อยสัมพันธ์กับแกนการหมุน
22

ทฤษฎีบทของออยเลอร์
ทฤษฎีบท: การประยุกต์ทฤษฎีบทการเปลี่ยนแปลงปริมาณ
การเคลื่อนที่ของระบบไปสู่การเคลื่อนที่ของตัวกลางต่อเนื่อง (น้ำ)
(x) : M วินาที (v2 x v1x) Rxrev Rxrev;
(y) : M วินาที (v2 y v1 y) R yob R ypov;
(z) : การเคลื่อนไหว
Rz ตั้งอยู่
.
วินาที (v2 z v1volume
z) รซวอเตอร์
1.เลือกเป็นวัตถุ
ในช่องโค้งของกังหัน:
2. เราละทิ้งการเชื่อมต่อและแทนที่การกระทำด้วยปฏิกิริยา (Rpov เป็นผลมาจากแรงพื้นผิว)
3. เพิ่มแรงกระทำ (Rob – ผลลัพธ์ของแรงเชิงปริมาตร):
เกี่ยวกับ
เวอร์ชัน 1
F1


บี
บี
ปล้น
ปริมาณการเคลื่อนที่ของน้ำ ณ เวลา t0 และ t1
ในการประมาณการเช่น
สำหรับจำนวนเงิน:
เพลา:
ลองจินตนาการดู
คิว คิว คิว
0

ดี
F2
เวอร์ชัน 2
เอบี
บี.ซี.
ไตรมาสที่ 1 คิวบีซี QCD
,
การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของน้ำในช่วงเวลา:
Q Q1 Q0 QCD QAB .
การเปลี่ยนแปลงปริมาณ
ความเคลื่อนไหว
เวกเตอร์น้ำของการเคลื่อนที่ของของไหลในปริมาณที่สองบนแกนเท่ากับ
ความแตกต่าง
การคาดการณ์
dQ dQCD dQAB โดยที่ dQAB (F1v1dt)v1;
สำหรับสิ่งเล็กๆ น้อยๆ
ช่วงเวลา
เวลา
dt: เวกเตอร์
ผลรวมของประมาณการหลัก
แรงปริมาตรและแรงพื้นผิวบนแกนเดียวกัน
dQCD (F2v2 dt)v2
นำผลคูณของความหนาแน่น พื้นที่หน้าตัด และความเร็วมาเป็นมวลที่สอง
เราได้รับ:
dQ (M dt) v ;
เอบี
ดีคิว
ร็อบ รูเปียห์
dt
4. เราเขียนทฤษฎีบทเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของระบบ:
รพ

ดี
มุมมอง
วินาที
1
dQCD (M วินาที dt)v2
dQ M วินาที (v2 v1)dt.
ม วินาที F1v1 F2v2,
การแทนที่ส่วนต่างโมเมนตัมของระบบ
ในทฤษฎีบทการเปลี่ยนแปลงเราได้รับ:
M วินาที (v2 v1) รายได้ รายได้
ความแตกต่างทางเรขาคณิตระหว่างเวกเตอร์ของการเคลื่อนที่ของของไหลในปริมาณที่สองเท่ากับ
ผลรวมของเวกเตอร์หลักของแรงปริมาตรและแรงพื้นผิว

(ระบบเครื่องกล) – ตัวเลือก IV

1. สมการพื้นฐานของไดนามิกของจุดวัสดุดังที่ทราบกันดีแสดงโดยสมการ สมการเชิงอนุพันธ์ของการเคลื่อนที่ของจุดใดก็ได้ของระบบกลไกที่ไม่อิสระตามวิธีการแบ่งแรงสองวิธีสามารถเขียนได้เป็นสองรูปแบบ:

(1) โดยที่ k=1, 2, 3, … , n – จำนวนจุดของระบบวัสดุ

มวลของจุด k อยู่ที่ไหน - เวกเตอร์รัศมีของจุดที่ k - แรง (แอคทีฟ) ที่กำหนดซึ่งกระทำต่อจุดที่ k หรือผลลัพธ์ของแรงแอคทีฟทั้งหมดที่กระทำต่อจุดที่ k - ผลลัพธ์ของแรงปฏิกิริยาพันธะที่กระทำต่อจุดที่ k - ผลลัพธ์ของแรงภายในที่กระทำต่อจุดที่ k - ผลของแรงภายนอกที่กระทำต่อจุดที่ k

การใช้สมการ (1) และ (2) ทำให้เราสามารถพยายามแก้ไขปัญหาพลวัตทั้งข้อแรกและข้อที่สองได้ อย่างไรก็ตาม การแก้ปัญหาที่สองของไดนามิกสำหรับระบบกลายเป็นเรื่องที่ซับซ้อนมาก ไม่เพียงแต่จากมุมมองทางคณิตศาสตร์เท่านั้น แต่ยังเป็นเพราะเรากำลังเผชิญกับความยากลำบากขั้นพื้นฐานอีกด้วย ประกอบด้วยความจริงที่ว่าสำหรับทั้งระบบ (1) และระบบ (2) จำนวนสมการน้อยกว่าจำนวนที่ไม่ทราบอย่างมีนัยสำคัญ

ดังนั้น หากเราใช้ (1) พลวัตที่ทราบสำหรับปัญหาที่สอง (ผกผัน) จะเป็น และ และพลศาสตร์ที่ไม่ทราบจะเป็น และ สมการเวกเตอร์จะเป็น " n” และสิ่งที่ไม่รู้จัก -“ 2n”

หากเราดำเนินการจากระบบสมการ (2) ก็จะทราบแรงภายนอกบางส่วน ทำไมต้องเป็นส่วนหนึ่ง? ความจริงก็คือจำนวนแรงภายนอกยังรวมถึงปฏิกิริยาภายนอกของการเชื่อมต่อที่ไม่ทราบด้วย นอกจากนี้ . ยังไม่ทราบอีกด้วย

ดังนั้นทั้งระบบ (1) และระบบ (2) จึงไม่ถูกปิด จำเป็นต้องเพิ่มสมการโดยคำนึงถึงสมการของการเชื่อมต่อ และอาจจำเป็นต้องกำหนดข้อจำกัดบางประการเกี่ยวกับการเชื่อมต่อด้วย จะทำอย่างไร?

หากเราเริ่มจาก (1) เราก็จะสามารถทำตามแนวทางการเขียนสมการลากรองจ์ประเภทแรกได้ แต่เส้นทางนี้ไม่สมเหตุสมผลเพราะยิ่งปัญหาง่ายขึ้น (ระดับความเป็นอิสระน้อยลง) ยิ่งยากต่อการแก้ปัญหาจากมุมมองทางคณิตศาสตร์

ถ้าอย่างนั้น เรามาสนใจระบบ (2) โดยที่ - ไม่เป็นที่รู้จักเสมอไป ขั้นตอนแรกในการแก้ปัญหาระบบคือการกำจัดสิ่งที่ไม่รู้เหล่านี้ ควรระลึกไว้ว่าตามกฎแล้วเราไม่สนใจแรงภายในเมื่อระบบเคลื่อนที่นั่นคือเมื่อระบบเคลื่อนที่ไม่จำเป็นต้องรู้ว่าแต่ละจุดของระบบเคลื่อนที่อย่างไร แต่ก็เพียงพอแล้ว เพื่อทราบว่าระบบโดยรวมมีความเคลื่อนไหวอย่างไร

ดังนั้น หากเราแยกกองกำลังที่ไม่รู้จักออกจากระบบ (2) ด้วยวิธีต่างๆ เราจะได้ความสัมพันธ์บางอย่าง กล่าวคือ คุณลักษณะทั่วไปบางอย่างของระบบจะปรากฏขึ้น ความรู้ที่ทำให้เราสามารถตัดสินได้ว่าระบบเคลื่อนที่โดยทั่วไปอย่างไร ลักษณะเหล่านี้ถูกนำมาใช้โดยใช้สิ่งที่เรียกว่า ทฤษฎีบททั่วไปของพลศาสตร์ มีสี่ทฤษฎีดังกล่าว:


1. ทฤษฎีบทเกี่ยวกับ การเคลื่อนที่ของจุดศูนย์กลางมวลของระบบเครื่องกล;

2. ทฤษฎีบทเกี่ยวกับ การเปลี่ยนแปลงโมเมนตัมของระบบกลไก;

3. ทฤษฎีบทเกี่ยวกับ การเปลี่ยนแปลงโมเมนต์จลน์ของระบบกลไก;

4. ทฤษฎีบทเกี่ยวกับ การเปลี่ยนแปลงพลังงานจลน์ของระบบเครื่องกล.