- •1.Скорость. 2.Путь.
- •3.Ускорение. Нормальное и тангенциальное ускорения.
- •4.Угловая скорость и угловое ускорение. Связь между угловыми и линейными величинами.
- •5.Первый закон Ньютона. Преобразования Галилея.
- •6.Масса. Сила. Второй закон Ньютона.
- •8.Фундаментальные взаимодействия. Силы в механике.
- •7.Третий закон Ньютона. Принцип относительности Галилея.
- •9.Закон сохранения импульса.
- •12.Консервативные силы.
- •11.Кинетическая энергия и работа.
- •13.Потенциальная энергия во внешнем поле сил. Связь между потенциальной энергией и силой.
- •14.Потенциальная энергия взаимодействия. Закон сохранения энергии.
- •15.Момент импульса. Момент силы.
- •16.Закон сохранения момента импульса.Уравнение моментов.
- •17.Движение в центральном поле сил.
- •17.Движение твёрдого тела. Движение центра инерции твёрдого тела.
- •18.Вращение тела вокруг неподвижной оси.
- •19.Момент инерции. Теорема Штейнера.
- •20.Кинетическая энергия вращающегося твёрдого тела.
- •21.Гироскопы.
- •22.Гармонические колебания.
17.Движение твёрдого тела. Движение центра инерции твёрдого тела.
Движение
твёрдого тела можно представить как
результат суммы поступательного (любая
связанная с телом прямая перемещается
параллельно самой себе, т.е. все точки
тела движутся по одинаковым траекториям)
и вращательного (все
точки тела движутся по окружностям,
центры которых лежат на одной прямой,
называемою осью
вращения;
все окружности лежат в параллельных
плоскостях и перпендикулярно оси
вращения)
движений (неоднозначно). Произвольная
точка твёрдого тела испытывает
перемещение
,
причём
для всех точек тела одно и то же. Разделив
на
соответствующий промежуток времени
,
получим скорость точки:
.
– одинаковая для всех точек скорость
поступательного движения,
– скорость, обуславливаемая вращением
(различная в разных точках).
– радиус-вектор данной точки,
– угловая, независящая от выбора точки
О скорость. Следовательно,
.
Любое
твёрдое тело можно представить как
совокупность материальных точек массы
,
расстояние между которыми неизменно.
Каждая материальна точка движется под
действием, как внутренних сил, так и
внешних. Движение определяется 2-ым
законом Ньютона.
.
.
Центр
масс твёрдого тела движется таким же
образом, как двигалась бы материальная
точка массы
под действием всех внешних сил.
Движение твёрдого тела определяется 2-мя (3-мя) уравнениями:

;
–при
плоском движении.
18.Вращение тела вокруг неподвижной оси.
Рассмотрим
произвольное тело, ось вращения которого
закреплена в неподвижных подшипниках.
Разобьём тело на элементарные массы
,
модуль момента импульса которых
.
Тогда момент импульса точки относительно
осиOZ
.
Момент импульса всего тела относительно
осиOZ
.
Момент
инерции твёрдого тела
- сумма произведений элементарных масс
на квадрат их расстояния до произвольно
выбранной оси. Момент инерции зависит
от выбора оси и распределения массы
тела. Воспользуемся уравнением моментов
.
Спроецируем это уравнение на осьOZ
и подставим в полученную формулу для
:
-основное
уравнение динамики вращательного
движения,
– угловое ускорение тела.
является
аналогом
и
характеризует инертность тела по
отношению к вращению. Если суммарный
момент внешних сил = 0, а в пределах тела
происходит перемещение масс, то проекция
момента импульса сохраняется
.
если распределение массы несимметрично
относительно оси вращения, то момент
импульса тела будет образовывать
некоторый угол с
.
при вращении тела
вращается,
образуя некоторый конус. Если распределение
масс симметрично,
,
вместо
.
19.Момент инерции. Теорема Штейнера.
Момент
инерции определяется как
,
если распределение массы равномерно,
то
заменяется на
– элементарный объём,
– плотность вещества.
.
Теорема
Штейнера: момент инерции
относительно произвольной оси равен
сумме момента инерции
относительно оси, параллельной данной
и проходящей через центр инерции тела,
и произведения массы тала
на квадрат расстояния а между осями:
.
Момент инерции:
однородного
тонкого стержня массы
,
длины
относительно
оси, проходящей через центр масс и
перпендикулярной стержню:
однородного
тонкого стержня массы
,
длины
относительно
оси, проходящей через один из концов
стержня:
тонкого
кольца массы
,
радиусаRотносительно
оси симметрии, перпендикулярной
плоскости кольца:
однородного
диска (цилиндра) массы
,
радиусаR,
высоты hотносительно
оси симметрии, перпендикулярной
основанию:
.
