23122

Закони руху системи матеріальних точок та твердого тіла. Тензор інерції

Доклад

Физика

Закони руху системи матеріальних точок та твердого тіла.Введемо вектор повної кількості руху систем частинок: Знайдемо його зміну з часом: Для першої суми: ТобтоТаким чином якщо сума всіх зовнішніх сил рівна нулю то має місце закон збереження імпульсу. Ведемо повний момент кількості руху:Знайдемо швидкість його зміни в часі: Другий доданок повний момент зовнішніх сил .Розглянемо перший доданок врахувавши : За умов виконання має місце закон збереження моменту кількості руху.

Украинкский

2013-08-04

159.5 KB

1 чел.

5.Закони руху системи матеріальних точок та твердого тіла. Тензор інерції.

Розглянемо деяку сукупність n частинок з масами mi i координатамиri(t). Для кожної частинки справедливий закон Ньютона:, де Fi — рiвнодiйна всіх сил, що діють на i–ту частинку, як з боку рештиn − 1 частинок системи, так i з боку частинок i тіл, що не входять до

розглядуваної системи. Сили, що діють між частинками системи, називаються внутрiшнiми силами; сили, джерела яких не входять до системи,— зовнiшнiми. Якщо на систему не діють зовнiшнi сили, вона називається ізольованою.Введемо вектор повної кількості руху систем частинок:

Знайдемо його зміну з часом: Для першої суми: ТобтоТаким чином, якщо сума всіх зовнішніх сил рівна нулю, то має місце закон збереження імпульсу. Ведемо повний момент кількості руху:Знайдемо швидкість його зміни в часі:

Другий доданок – повний момент зовнішніх сил .Розглянемо перший доданок врахувавши :

За умов виконання   має місце закон збереження моменту кількості руху. Визначимо повну кінетичну енергію системи:Знайдемо її зміну в часі:Запишемо першу суму:Вводячи внутрішню потенціальну енергію маємо:

Ввівши потенціальні та не потенціальні зовнішні сили  остаточно маємо:

, де величина в дужках – повна механічна енергія системи. Якщо система є замкнутою, тобто коли  отримуємо закон збереження енергії.

Абсолютно тверде тіло (а.т.т.)  - це система частинок, відстані між якими не змінюються в процесі руху. Рух а.т.т. має 6 ступенів вільності – 3 поступальних та 3 обертальних. Для опису поступальних використовують координати центру мас¸ а для опису обертальних – кути Ейлера ( - кут прецесії, 0≤≤2; - кут нутації, 0≤; - кут власного обертання, 0≤≤2).Умовно поділимо тверде тіло Імпульс атт, де - радіус-вектор полюса, - радіус-вектор центра мас, - вектор кутової швидкості обертання тт., що задається  або . В системі координат центра мас маємо .  Момент імпульсу  Якщо вибрати за полюс центр мас, то , де перший доданок описує момент кількості руху центра мас в ЛСК, а другий() момент кількості руху відносно центра мас. Розкриваючи останній векторний добуток маємо  або. Далі не розглядаємо поступальний рух тіла в ЛСК, тоді , де введено тензор моменту інерції . В головній системі координат(де тензор інерції стає діагональним ) . Вісі такої системи координат називають головними вісями тіла.

якщо Іх= Іy= Іz, то тіло має сферичну симетрію;

якщо Іх= Іy≠ Іz, то тіло має циліндричну симетрію;

якщо Іх≠ Іy≠ Іz, то тіло – несиметричне.

Моменти інерції для: кулі-2/5mr2,циліндра- 1/2mr2 , стрижня-1/12mr2 , конуса-1/3mr2

Кінетичну енергію атт можна записати у вигляді , де перший доданок відповідає кінетичній енергії поступального руху, другий зникає в СЦМ, третій -  кінетична енергія обертання тт..  В головній системі координат . При інерційному обертанні твердого тіла (коли відсутній момент зовнішніх сил) виконуються рівняння Ейлера:  Розв’язуючи разом з кінематичними рівняннями Ейлера  можна одержати залежність кутів від часу.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

4588. Розрахунок припусків на механічну обробку оптичних деталей 47 KB
  Розрахунок припусків на механічну обробку оптичних деталей Мета роботи: Ознайомити студентів з методикою розрахунків припусків на розміри оптичних поверхонь деталей при їх обробці в оптичному виробництві. Завдання 1. Ознайомитись з видами припусків ...
4589. Інсталювання та налагодження мережевих компонент однорангової мережі Windows 9x. 103 KB
  Інсталювання та налагодження мережевих компонент однорангової мережі Windows 9x, Робота в одноранговій мережі. Керування доступом на рівні ресурсів. Використання спільних каталогів та мережевого принтера. Методичні вказівки з курсу Операційні ...
4590. Повышение эффективности разработки Приобского месторождения за счет оптимального подбора параметров работы электропогружных установок 3.05 MB
  Погруженные центробежные насосы (УЭЦН) в настоящее время являются одним из основных средств механизированной эксплуатации нефтяных скважин. На их долю приходится более 53% добываемой в России нефти и более 63% извлекаемой из скважин жидкости...
4591. Уточнения должностных функций, выполняемых менеджером по обучению персонала на предприятии ООО Техно-регион 183.99 KB
  Введение Развитие персонала является важнейшим условием успешного функционирования любой организации. Это особенно справедливо в современных условиях, когда ускорение научно-технического прогресса значительно убыстряет процесс устаревания профессион...
4592. Диссертация магистранта, аспиранта, докторанта 3.27 MB
  Настоящее пособие дает представление о специфике и месте диссертации магистранта, аспиранта и докторанта в системе научного исследования. В нем выделены этапы исследования, для каждого из которых разработаны ментальные карты, чем пособие выгодно отл...
4593. Особенности функционирования молодежных субкультур России XXI века 4.04 MB
  Введение Актуальность темы исследования. Актуальность изучения проблем становления и развития культуры молодежи как самой активной и быстро реагирующей на любые перемены социально-демографической группы общества определяется происходящими социокульт...
4595. Модернизировать координатную ось динамической подвижной лазерной головки 6.26 MB
  Объектом разработки является модернизация координатной оси динамической подвижной оптической лазерной головки станка с ЧПУ, для расчёта оптимального способа обработки. Цель работы: Модернизировать координатную ось динамической подвижной лазерной гол...
4596. Организация пригородного движения на отделении дороги 2.62 MB
  Транспорт России – важная составная часть народного хозяйства. От его деятельности зависит развитие и функционирование предприятий, промышленности, сельского хозяйства, снабжения, торговли. Основная задача транспорта – полное и св...