74809

Динамика вращательного движения абсолютно твердого тела. Центр массы. Момент инерции. Кинетическая энергия

Доклад

Физика

Неподвижная ось вращения z может проходить как через центр инерции тела (ось вращения маховика, ротора турбины и т.п.), так и вне его (например, ось вращения самолета, выполняющего мертвую петлю). Если известен момент инерции тела относительно оси, проходящей через его центр масс...

Русский

2015-01-05

57.5 KB

0 чел.

9.Динамика вращательного движения абсолютно твердого тела. Центр массы. Момент инерции. Кинетическая энергия.

Величина M = F r sin 16.2 называется моментом силы относительно оси вращения; r sin = l есть кратчайшее расстояние между линей действия силы и осью вращения и называется плечом силы. Момент силы равен произведению силы на ее плечо: M = Fl Момент силы - величина векторная. Так как l = sin , то вектор

М = [ rF ]Его направление перпендикулярно плоскости, в которой расположен вектор силы, и он определяется по правилу правого винта.Подставляя 16.2 в 16.1 получим, что работа при вращении тела равна произведению момента действующей силы на угол поворота:dA = M d.Работа при вращении тела идет на увеличение его кинетической энергии:dA = dT, но dT = d(J 2/2) = J  d,поэтому M d = J d, или M (d /dt) = J (d/dt)Учитывая, что = d/dt, получим M = J (d/dt) = J --16.3В векторной форме M = J---16.4т.е. момент силы, действующий на тело, равен произведению момента инерции тела на угловое ускорение.Уравнение 16.4 представляет собой уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси.

-Центром масс или центром инерции системы материальных точек называется воображаемая тоска С, положение которой характеризует распределение массы этой системы. Ее радиус-вектор равенгде масса системы. Скорость центра масс определяется выражением:т.е..  (2.10).Другими словами, импульс системы равен произведению массы системы на скорость ее центра инерции. Подставив выражение (2.10) в (2.9), получим:т.е. в изолированной механической системе центр масс находится в покое или движется равномерно и прямолинейно.

-Моментом инерции тела относительно оси вращения называется физическая величина, равная сумме произведений масс n материальных точек тела на квадраты их расстояний до рассматриваемой оси: (4.4)В случае непрерывного распределения масс эта сумма сводится к интегралу где интегрирование производится по всему объему тела. Величина r в данном случае есть функция положения точки с координатами x, y, z.

Неподвижная ось вращения z может проходить как через центр инерции тела (ось вращения маховика, ротора турбины и т.п.), так и вне его (например, ось вращения самолета, выполняющего мертвую петлю). Если известен момент инерции тела относительно оси, проходящей через его центр масс (инерции), то момент инерции относительно любой другой параллельной оси определяется теоремой Штейнера (теоремой о переносе осей инерции): момент инерции тела Jz относительно произвольной оси вращения z равен сумме момента инерции тела относительно оси ОО1, проведенной через центр инерции С тела параллельно оси z и произведения массы тела на квадрат расстояния между этими осями (рис. 4.3): (4.5)Таким образом, с удалением центра инерции тела от его оси вращения момент инерции тела относительно этой оси возрастает. Момент инерции тела зависит не только от его массы,но и от ее распределения относительно оси вращения.

-Кинетической энергией называют механическую энергию всякого свободно движущегося тела и измеряют ее той работой, которую могло бы совершить тело при его торможении до полной остановки.

Если сила F действует на покоящееся тело и вызывает его движение со скоростью v, то она совершает работу, а энергия движущегося тела возрастает на величину затраченной работы. Таким образом, работа силы F на пути, который тело прошло за время возрастания скорости от 0 до v, идет на увеличение кинетической энергии тела, т.е.

Согласно второму закону НьютонаСледовательноРабота, совершаемая телом до полной его остановки равна:


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69809. НАРОДЫ СИБИРИ НАКАНУНЕ ПРИСОЕДИНЕНИЯ К РУССКОМУ ГОСУДАРСТВУ. XIII - XVI вв 454.5 KB
  Так пророчески вдохновенно писал о Сибири во второй половине XVIII в. На юге Западной Сибири жили тюркские племена: енисейские киргизы томские чулымские кузнецкие татары предки шорцев алтайцев хакасов.Социальнохозяйственное развитие народов Сибири определялось прежде всего природными условиями.
69811. Национальный и конфессиональный состав населения России и ближнего зарубежья 39 KB
  На территории РФ проживают следующие языковые семьи: Индоевропейская: 129 млн.:1. Славянская (русские, украинцы, белорусы, поляки), Иранская (осетины), Германская (немцы), Романская (молдаване, румыны) группы. Алтайская семья: 11,9 млн.: Тюркская (татары, чуваши, башкиры, казахи, алтайцы, шорцы)...
69812. Национальная политика XIX (конец) - XX (начало). Русификаторская политика царизма XIX (конец) - XX (начало) 57.5 KB
  XIX век (вторая половина): Формально российское законодательство не знало правовых ограничений по национальному признаку. В законах были ограничены евреи (в некоторых правах, независимо от вероисповедания), с 1864 года поляки-католики.
69813. Национальная политика большевиков 29.5 KB
  Что общность не является нацией про которое во многом бытует и до настоящего времени и пришел к однозначному выводу о необходимости областной автономии в России для Польши Финляндии Украины Литвы Кавказа. Он стоял за создание как можно более крупных независимых государственных объединений...
69814. Национальная политика СССР (1964-1985) 25.5 KB
  Брежнев заявил что общество в СССР является развитым и однородным социалистическим обществом. На юбилее пятидесятилетия СССР в 1972 году Брежнев заявил что национальный вопрос в СССР окончательно решен.
69817. Национальный вопрос в программах и деятельности Большевиков и Эсеров 30.5 KB
  В Декрете о мире подчёркнуто право наций на самоопределение которое распространяется не только на народы воюющих государств но и на колонии и полуколонии. На Укр 7 ноя 1917 г издаётся третий универсал: создание Украинской нар республики в рамках России воспользовались...