- •Теоретическая механика
- •Введение
- •Рабочая программа
- •Список литературы
- •Контрольные задания содержание заданий, выбор вариантов, порядок выполнения работ, пояснения к тексту задач
- •Задача с 1. Определение реакций связей
- •Задача с 2. Определение реакции связей составной конструкции
- •Задача к 1. Определение скорости и ускорения точки по заданным уравнениям движения. Задача к 1а.
- •Задача к 1б.
- •Задача к2.
- •Решение.
- •Задача к з.
- •Задача д1.
- •Задача д2.
- •Задача д8.
- •Задача д10.
Задача д8.
Вертикальный вал АК (рис. Д8.0-Д8.9), вращающийся с постоянной угловой скоростью ώ=10 с-1, закреплен подпятником в точкеАи цилиндрическим подшипником в точке, указанной в табл. Д8 в столбце 2(АВ=BD=DE=ЕК=а). К валу жестко прикреплены тонкий однородный ломаный стержень массойт=10 кг, состоящий из частей 1 и 2 (размеры частей стержня показаны на рисунках, гдеb=0,1 м, а их массыm1 иm2пропорциональны длинам), и невесомый стержень длинойl=4b с точечной массойт3=3 кг на конце; оба стержня лежат в одной плоскости. Точки крепления стержней указаны в таблице в столбцах 3 и 4, а углы, β, γ, даны в столбцах 5-8. Пренебрегая весом вала, определить реакции подпятника и подшипника. При подсчетах принятьа=0,6 м.

|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример Д8.
Вертикальный
вал длиной 3а (АВ=BD=DE=a),
закрепленный подпятникомА и
подшипникомD (рис.
Д8,a), вращается с
постоянной угловой скоростью ώ. К валу
жестко прикреплен в точкеЕ ломаный
однородный стержень массойmи длиной 10b, состоящий
из двух частей 1 и 2, а в точкеВ
прикреплен невесомый стержень длинойl=5b
с точечной массойm3на конце; оба стержня лежат в одной
плоскости.
Дано:ώ=8 с-1,m=m1+m2=10 кг,m3=2 кг,=30°, β=150°,=60°,а=0,3 м,b=0,1 м.
Определить:реакции подпятникаА и подшипникаD, пренебрегая весом вала.
Решение.
1. Изображаем (с учетом заданных углов) вал и прикрепленные к нему в точках В иЕ стержни (рис. Д8,б). Массы и веса частей 1 и 2 ломаного стержня пропорциональны длинам этих частей и соответственно равныm1=0,6m;m2=0,4m;
P1=0,6mg;P2=0,4mg;P3=m3g
2. Для определения искомых реакций рассмотрим движение заданной механической системы и применим принцип Даламбера. Проведем вращающиеся вместе с валом координатные оси Аху так, чтобы стержни лежали в плоскостиху, и изобразим действующие на систему силы: активные силы-силы тяжестиР1, Р2,Р3 и реакции связей оставляющие реакции подпятникаХА, YА и реакцию цилиндрического подшипника несогласно принципу Даламбера, присоединим к этим силам силы инерции элементов однородного ломаного стержня и груза, считая его материальной точкой.
Так
как вал вращается равномерно, то элементы
стержня имеют только нормальные ускорения
аnk ,
направленные к оси вращения, а численноаnk=ώ2hkи, гдеhk-расстояния
элементов от оси вращения. Тогда силы
инерцииFик
будут направлены от оси вращения,
а численно
, где
—масса
элемента. Так как всеFик
пропорциональныhk,
то эпюры этих параллельных сил инерции
стержня образуют для части 1 треугольник,
а для части 2-прямоугольник (рис.
Д8,б).
Каждую из полученных систем параллельных сил инерции заменим ее равнодействующей, равной главному вектору этих сил. Так как модуль главного вектора сил инерции любого тела имеет значение Rи=тас, гдет-масса тела,ас-ускорение его центра масс, то для частей стержня соответственно получим

Сила инерции точечной массы 3 должна быть направлена в сторону, противоположную ее ускорению и численно будет равна

Ускорения центров масс частей 1 и 2 стержня и груза 3 равны:

где hC1, hC2-расстояния центров масс частей стержня от оси вращения, аh3-соответствующее расстояние груза:



Подставив в (2) и (3) значения (4) и учтя (5), получим числовые значения Rи1 ,Rи2иFи3



При
этом линии действия равнодействующих
Rи1 иRи2пройдут через центры тяжестей
соответствующих эпюр сил инерции. Так,
линия действияRи1
проходит на расстоянии
от вершины треугольникаЕ, гдеН=6bcos30°.
3. Согласно принципу Даламбера, приложенные внешние силы (активные и реакции связей) и силы инерции образуют уравновешенную систему сил. Составим для этой плоской системы сил три уравнения равновесия. Получим



где H1, H2, Н3-плечи силRи1,Rи2, Fи3 относительно точкиА, равные (при подсчетах учтено, чтоН=6bcos30°=0,52 м)



Подставив в уравнения (7) соответствующие величины из равенств (1), (5), (6), (8) и решив эту систему уравнений (7), найдем искомые реакции.
Ответ:ХА=-33,7 Н;YA=117,7 Н;RD=-45,7. Н.










