Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
РГР часть3 формат А5испр.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
01.07.2025
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

3.2. Примеры решения заданий Пример 3.2.1. Применение принципа возможных перемещений

Найти величину груза при которой механическая система (Рис. 5), состоящая из груза, двух соосных (насаженных неподвижно на единую ось) блоков и однородного диска, находится в положении статического равновесия. Вес диска, радиусы диска и блоков, угол наклона плоскости полагать заданными величинами. При решении учесть коэффициент трения качения диска . Качение происходит без проскальзывания.

Рис. 5

РЕШЕНИЕ

  1. Рассматриваемая механическая система обладает одной степенью свободы.

  2. Определим критическое состояние равновесия, соответствующее максимальному значению .

Предположим, система двигалась в направлении указанном стрелками (Рис. 5). При таком движении вес груза 1 настолько велик, что «перетягивает» все остальные тела системы. Уменьшая вес груза, приведем систему в состояние равновесия. Это и есть критическое состояние равновесия, соответствующее максимальному значению .

  1. Учет трения качения осуществляется приложением к диску момента , препятствующего его вращению. Вычисление его значения позволяет трактовать это усилие как активное (задаваемое). Наложенные связи оказываются идеальными (реакции соосного блока приложены в неподвижной точке, реакции диска – в мгновенном центре скоростей, нити нерастяжимы) и для получения условия равновесия механической системы можно воспользоваться принципом возможных перемещений в форме (4).

  2. В рассматриваемом случае направления возможных перемещений точек и тел системы соответствуют стрелкам на Рис. 5, т.е. система имеет возможное движение только в этом направлении. Запишем выражение для суммы работ всех действующих сил на возможных перемещениях точек их приложения и приравняем 0.

  1. Вынесем за скобку . Тогда

.

  1. Запишем уравнения связей, используя соотношения кинематики

; ; .

При записи учтено, что нити нерастяжимы, а мгновенный центр скоростей диска, катящегося без проскальзывания, расположен в точке его соприкосновения с плоскостью.

  1. Для рассматриваемой механической системы (наложенные связи стационарны и голономны) возможные перемещения пропорциональны соответствующим скоростям, т.е. будут справедливы соотношения

; .

  1. Приравняв к нулю выражение в круглых скобках, получим выражение для расчета величины , при превышении которой механическая система начинает движение в указанном направлении:

.

  1. Если предположить, что тела механической системы двигались в противоположном направлении, а затем вес груза увеличили так, чтобы система пришла в состояние равновесия, то это будет критическое состояние, соответствующее минимальному значению веса груза 1.

  2. Применяя все предыдущие рассуждения и учитывая, что момент трения качения будет направлен в сторону, противоположную движению, для величины будет получено иное значение:

.

Таким образом, при учете трения качения механическая система будет находиться в покое при любом значении веса груза, находящемся в интервале .

Аналогично решаются задачи при учете трения скольжения.