![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Пример решения Задачи 3
Дано: m 1 = 200 кг; m 2 = 80 кг; Mz = 592 t Н× м; w0= – 2 рад/с; АО = 0, 8 м; R = 2, 4 м; а = 1, 2 м; t = t = 4 c; ОК = s = 0, 5 t12 м; t 1 = Т = 2 с.
Определить wt и wТ, считая тело Н однородной круглой пластинкой. Решение. К решению задачи применим теорему об изменении кинетического момента механической системы, выраженную уравнением
где Lz кинетический момент системы, состоящей вданном случае из тела Н, и точки К, относительно оси z; На систему за время от t = 0 до t = t действуют силы: вес G1 тела H, вес G2 точки К, пара сил с моментом Мz и реакции подпятника и подшипника (рис. а). Предположим, что вращение тела Н происходит против вращения часовой стрелки, если смотреть со стороны положительного направления оси z; будем считать это направление положительным при определении знаков кинетических моментов. Найдем выражение кинетического момента Lz системы, который складывается из кинетического момента тела Jz wи момента количества движения точки К, находящейся в точке О тела Н и имеющей скорость v = w× O1O: m2v × O1O = m2 w× O1O2. Таким образом, L z = Jz w+ m2 w× O1O2= (Jz+ m2 × O1O2) w Главный момент внешних сил равен вращающему моменту Мz, так как другие силы момента относительно оси z не создают. Уравнение, выражающее теорему об изменении кинетического момента, примет вид
где Мz = ct (с = 592 Н× м/с).
Тогда (Jz + m 2 × O 1 O 2)(wt– w0) = ct2/2. (2) Найдем числовые значения входящих в уравнение (2) величин. Момент инерции тела Н относительно оси z найдем, используя теорему о зависимости между моментами инерции относительно параллельных осей: Jz = JzС+m 1 a 2, где JzC - момент инерции тела H однородной круглой пластинки относительно вертикальной оси, проходящей через центр масс тела параллельно оси z: JzC=m 1 R 2 / 2. Тогда Jz=m 1 R 2 / 2 + m 1 a 2, т. е. Jz = 864 кг × м2. Из чертежа (рис. 4, б) находим (O 1 O)= (ОС)2 + (О 1 С)2, или (О 1 О)2 = 4 м2, поэтому Jz + m 2 × O 1 O 2 = 864+ 80× 4= 1184 кг× м2. Таким образом, из уравнения (2) 1184 [wt – (– 2)] = 592 × 42/2 имеем wt = 2 рад/с. После прекращения действия момента Мz тело H вращается по инерции с угловой скоростью wt; при этом к системе приложены силы G 1, G 2, реакции подпятника и подшипника (рис. б). Те же внешние силы действуют на систему и в течение промежутка времени от t 1= 0 до t 1= Т при движении самоходной тележки. Уравнение, выражающее теорему об изменении кинетического момента системы, имеет для этого периода времени вид d Lz/ d t = 0, т. е. Lz = const. Определим значения кинетических моментов Lz 0при t 1 = 0 и Lz tпри t 1=T и приравняем эти значения. Lz 0= (Jz + m 2 × O 1 O 2)wt = 2368 кг × м2/с. При t 1 > 0 скорость точки К складывается из относительной скорости vr отношению к телу H и переносной скорости ve в движении вместе с телом Н. Поэтому для t 1=T покажем два вектора количества движения точки: Для t 1=T LzT = J 2wT + m 2wT(О1К)2 + m 2 vr × O 1 C. Найдем (О 1 КТ) 2 = (O 1 С)2 + (СК Т)2,. где СКТ = ОКТ – ОС, ОКТ = st 1=T = 0, 5 Т 2 = 0, 5 × 22 = 2 м, т.е. СКТ = 2 – 1, 6 = 0, 4 м, (О 1 КТ)2= 1, 22 + 0, 42 = 1, 6 м2 Относительная скорость vr, = d s /d t = t 1, при t 1 = Т = 2 с. vr = 2 м/с; Поэтому LzT = 864wT + 80wT –1, 6 – 80 × 2 × 1, 2 = 992wT - 192. Приравнивая Lz 0 и LzT: 2368 = 992wT - 192, находим wT = 2, 59 5. Задача 4. «Применение теоремы об изменении кинетической энергии к изучению движения механической системы» Механическая система под действием сил тяжести приходит в движение из состояния покоя; начальное положение системы показано на рисунках. Учитывая трение скольжения тела 1(варианты 1 – 3, 5, 6, 8 – 12, 17 – 23, 28 – 30) и сопротивление качению тела 3, катящегося без скольжения (варианты 2, 4, 6 – 9, 11, 13 – 15, 20, 21, 24, 27, 29), определить скорость тела 1в тот момент, когда пройденный им путь станет равным s. Другими силами сопротивления и массами нитей, предполагаемых нерастяжимыми, пренебречь. В задании приняты следующие обозначения: т1 т2 т3 т, 4 – массы тел 1, 2, 3, 4; R2, r2, R3, r 3 — радиусы больших и малых окружностей; i 2x, i 3x радиусы инерции тел 2 и 3 относительно горизонтальных осей, проходящие через их центры тяжести; a, b – углы наклона плоскостей к горизонту; f – коэффициент трения скольжения; d – коэффициент трения качения. Необходимые для решения данные приведены в табл. Блоки и катки, для которых радиусы инерции в таблице не указаны, считать сплошными однородными цилиндрами. Наклонные участки нитей параллельны соответствующим наклонным плоскостям.
|