- •Часть 4. Элементы аналитической механики Глава 1. Основные понятия
- •1.1. Классификация связей
- •1.2. Виртуальные перемещения
- •1.3. Условия, налагаемые связями на вариации координат
- •1.4. Обобщенные координаты, степени свободы
- •1.5. Работа сил на виртуальных перемещениях, идеальные связи, обобщенные силы
- •Глава 2. Аналитическая статика
- •2.1. Принцип виртуальных перемещений
- •2.2. Условия равновесия смт в обобщенных координатах
- •Глава 3. Аналитическая динамика
- •3.1. Общее уравнение динамики – уравнение Даламбера-Лагранжа
- •3.2. Уравнения движения смт в обобщенных координатах – уравнения Лагранжа второго рода
- •Глава 4. Алгоритмы решения задач
- •Пример 1.
- •Пример 2
- •Пример 3
- •Пример 4
- •Пример 5
- •4.2. Алгоритм решения задач с помощью уравнений равновесия в обобщенных координатах и уравнений Лагранжа второго рода – схемы алгоритмов а42 урок, а42 удок с комментариями и примерами
- •Комментарии
- •Пример 6.
- •Пример 7
- •Пример 8
- •Примечание
Пример 7
2 Используя условие задачи примера 4 (рис. 5), определить ускорение груза и его скорость в зависимости от пройденного им пути с помощью уравнения Лагранжа второго рода.
3 Равновесие объекта: нет, движение объекта.
4
Обобщенная координата:
.
Степень свободы:
.
5б
Связи стационарные, удерживающие и
неидеальные (работы силы трения скольжения
и момента трения качения на виртуальных
перемещениях не равны нулю). Силовая
схема, состоящая из
представлена на рис. 15.
Нормальные реакции
связей
не войдут в обобщенные силы, так как их
работы на виртуальных перемещениях
равны нулю.
Сила трения скольжения и момент трения качения условно принимаются за активные силы:
,
.

Рис. 15
6



б
Д49 КЭС
3 – 6
![]()
![]()
7б
Виртуальные перемещения
изображены на рис. 15.
Соотношения между
виртуальными перемещениями выражаются
через
,
так как степень свободы МС
.
Эти соотношения получены в примере 4
настоящей главы:
,
,![]()
8б
Подставив в
полученные в уровне5б
выражения для силы трения скольжения,
момента трения качения, а также соотношения
между виртуальными перемещениями,
найденные в уровне 6б,
получим:

.
9
б
Д49 КЭС
Т
Кинетическая энергия МС найдена в примере 1 главы 4, п. 4.9, Ч.3 Динамика (рис. 38).
.
10б
,
.
11 Составим уравнение Лагранжа второго рода
.

.
12 Ответ:
.
Скорость груза с учетом нулевых начальных условий можно найти путем искусственного преобразования и интегрирования методом разделения переменных (аналогично тому, как это сделано в примере 4 настоящей главы):

Условия того, чтобы
груз опускался
,
т.е.
.
Эти условия выполняются, следовательно, груз 1 опускается.
Пример 8
2 Используются условия задачи примера 5 (рис. 6).
Найти системуыражаем
все изображенные на рис.
3 Равновесие объекта: нет, движение объекта.
4б
Обобщенные координаты
.
Степень свободы
.
5б Связи стационарные, удерживающие и идеальные.
Силовая схема,
состоящая из
,
представлена на рис. 16. Сила упругости
.

Рис. 16
Р
еакции
идеальных связей
можно не изображать на рисунке, так как
они не войдут в обобщенные силы.
6


б
Д49 КЭС
3 – 6
![]()

7б
Виртуальные перемещения
,
(виртуальное абсолютное перемещение
центра масс катка),
(виртуальное относительное перемещение
центра масс катка),
изображены на рис. 16.
Соотношения между
виртуальными перемещениями выражаются
через
,
так как степень свободы МС
.
Эти соотношения получены в примере 5:
,
,
,
,
,![]()
8б Подставим
в
полученное
в уровне5б
выражение для силы упругости, а также
соотношения, выражающие зависимость
между виртуальными перемещениями,
найденные в уровне 7б,
получим:

![]()
.
9
б
Д49 КЭС
Т
![]()
8
Неподвижный блок совершает вращательное
движение.
9
,
здесь
.
![]()
8
Подвижный блок совершает плоско-параллельное
движение.
9
,
здесь
.
![]()
8
Тележка совершает поступательное
движение.
9
,
здесь
.
![]()
8
Каток совершает сложное движение:
поступательное вместе с тележкой
(переносное движение) и плоско-параллельное
относительно тележки (относительное
движение)
,
здесь
,
,
.
![]()
8
Груз совершает прямолинейное движение
МТ.
9
,
здесь![]()
1
0![]()

10
Прежде, чем записать уравнения Лагранжа
второго рода, найдем частные производные
:
,
,
,
.
11 Уравнения Лагранжа второго рода:

12 Ответ:

