Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Laboratorni_roboti_1_kurs-2013-09-14-10-48-14.doc
Скачиваний:
2
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
13 Мб
Скачать
☆

1. Теоретичні відомості

1.1 Основні поняття та закономірності кінематики обертального руху. 1.1.1 Основні поняття.

Обертальним рухом тіла навколо нерухомої осі називають рух, при якому всі точки тіла рухаються по колах з центром на осі і їх площини перпендикулярні осі.

Радіус обертання точки тіла R – відстань від осі обертання до точки

тіла.

Кутове переміщення f (рад., град.) – вектор, чисельно рівний куту

повороту радіусу обертання R точки тіла і направлений вздовж осі обертання

за правилом правостороннього гвинта.

Кут повороту f – кут повороту радіуса обертання R точки тіла.

59

Кутова швидкість w – вектор, чисельне значення якого, характеризує

швидкість зміни кутового переміщення, а напрям співпадає з поступальним рухом правостороннього гвинта (w f).

d

w

=

,

с

,

 

f

d

f рад −1 dt с

Модуль кутової швидкості w = dt

Частота обертання n – кількість обертів за одиницю часу

n

w

2

 

 

с

= p , об.,с−1

П

p

w

n

еріод
обертання T – час, за який тіло робить один оберт T = 1 = 2 , [c]

М

w

иттєве кутове прискорення e тіла характеризує швидкість зміни його кутової швидкості в заданий момент часу

e

d

 

2

с

 

= dt , рад.,с−2 ,

e – вектор, який лежить на вісі обертання, а напрям визначається знаком

п

w

d

охідної dt .

1.1.2 Основні закономірності.

t

Кутове переміщення точки f = òwdt 0

Кутове переміщення точки при рівноприскореному русі

f =wt (1)

Кутова швидкість тіла при прискореному русі

t

w =w0 + òe dt 0

де w0 – початкова кутова швидкість тіла (швидкість при t = 0).

Кутова швидкість тіла при рівноприскореному русі w =w0 +et

Модуль кутової швидкості руху тіла (при w0 e )

w =w0 +et (2)

60

Кутове переміщення тіла при прискореному русі

f

ò ò

w

 

0

= t + t e dtdt 0  0 

Кутова координата точки тіла при рівноприскореному русі

f

2

t

=f0 +w0t + e2

Кут повороту тіла при рівноприскореному русі (при w0 e )

f

2

t

=w0t + e2 (3)

Зв'язок між лінійним і кутовим переміщенням точок тіла

=[w;r] , (4)

де r – радіус вектор точки тіла.

При r = R перпендикулярному до осі обертання : – модуль швидкості =wR ;

– нормальне прискорення точок тіла в скалярній формі

2

u

an =w2R = R (5)

–

(

тангенціальне прискорення точок тіла:

a

w

w

d

t

= d dtR) = dt R =eR (6)

–

t

n

повне прискорення a = a2 + a2

1.2 Основні поняття та закономірності динаміки обертального руху 1.2.1 Основні поняття

Момент сили M відносно точки О характеризує здатність сили F обертати тіло навколо цієї точки і рівний векторному добутку радіус-вектора

r , який проведений з точки О до точки прикладання сили, на силу F.

M

 

= r ×F , [Н ×м] (7)

Модуль моменту сили

M = F ×r×sina = F ×l

де a – кут між r і F, l = rsina

(8)

– плече сили, довжина

перпендикуляра, опущеного з точки О на лінію дії сили F.

Головний (результуючий) момент зовнішніх сил рівний векторній сумі моментів окремих сил.

61

 

M = M1 + M2 +...+ Mn (9)

Момент імпульсу L матеріальної точки, масою m, що рухається зі

швидкістю u відносно нерухомої точки О, називають векторний добуток радіус-вектора r точки на її імпульс p

L

u

=[r × p]=[r ×m ],

кг× м2

с

(10)

Модуль моменту імпульсу матеріальної точки

L

u

u

= r× p×sina = r×m ×sina = R×m = mR2w , (11) де r×sina = R – відстань точки від осі обертання

Момент імпульсу системи матеріальних точок (тіла) відносно нерухомої точки О рівний векторній сумі моментів імпульсів окремих точок (частин тіла)

L

1 2

n

= L + L +...+ L (12)

М

L

омент імпульсу L точки масою m відносно осі обертання Z Z = mR2 ×wZ = JZ ×wZ

Момент імпульсу системи точок (тіла) відносно осі обертання Z

Z

L

L L L

1

 

N

å

2

m R

 

=

= Z + Z2 +...+ ZN = i 1 i i ×wZ = JZ ×wZ (13) Момент інерції J точки (тіла) є мірою інертності тіла при

обертальному русі.

М

 

омент інерції JZ точки масою m відносно осі Z розміщеній на відстані R від точки рівний

JZ = mR2 , кг× м2 (14) Момент інерції системи точок (тіла) відносно осі Z

J

N

i i

=

Z = åm R2 (15) i 1

Момент інерції суцільного тіла

m V

J = òr2dm = òrr2dV 0 0

д

dm

е r = dV – густина маси тіла

Момент інерції тіла масою m відносно осі, що знаходиться на відстані d від центру його маси (теорема Штейнера)

62

J = JC + md2 , (16)

де JC – момент інерції тіла відносно осі, яка паралельна даній і проходить через центр маси.

Момент інерції простих тіл масою m відносно геометричної осі – порожнистий тонкостінний циліндр

J = mR2 (17) – суцільний циліндр (диск, вал)

J

2

= mR2 (18)

– куля

J

2

= 5mR2 (19)

– стержень масою m і довжиною l відносно осі, перпендикулярної до кінця стержня

J

1

= 3ml2 (20) – стержень, відносно осі перпендикулярної до середини сторони

J

1

= 12ml2 (21)

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]