- •Основные понятия и определения
- •Аксиомы статики
- •Простейшие типы связей и их реакции
- •Момент силы относительно точки
- •ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКЦИЙ СВЯЗЕЙ СОСТАВНОЙ ПЛОСКОЙ КОНСТРУКЦИИ
- •Составная конструкция - это система тел, каким-либо образом связанных между собой.
- •ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСИЛИЙ В СТЕРЖНЯХ ПЛОСКОЙ ФЕРМЫ
- •ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕАКЦИЙ СВЯЗИ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ
- •КИНЕМАТИКА
- •Три способа задания движения точки
- •. Сложное движение точки
- •ДИНАМИКА
- •Масса материальной системы и ее центр масс
- •Теорема об изменении количества движения
- •Теорема о движении центра масс
- •Теорема об изменении кинетической энергии
- •Элементарная и полная работа силы
- •Формулы для вычисления работы некоторых сил
- •Теорема об изменении кинетической энергии
- •Теорема об изменении кинетического момента
- •Теорема об изменении кинетического момента
- •Дифференциальное уравнение вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси
- •Возможные перемещения точки и системы
- •Принцип возможных перемещений
ДИНАМИКА
•Если на материальную точку не действуют силы, то она сохраняет состояние покоя или равномерного и прямолинейного движения
•Произведение массы точки на ускорение, которое точка приобретает под действием приложенной к ней силы, равно по величине этой силе, а направление ускорения совпадает с направлением силы
•Силы взаимодействия двух материальных точек равны по величине и противоположны по направлению
Дифференциальные уравнения движения материальной точки в
проекциях на оси прямоугольной декартовой системы координат
|
|
|
|
|
|
d 2 |
r |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
m |
|
F |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
dt 2 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
m |
d 2 x |
F |
|
m |
d 2 y |
FY |
m |
d 2 z |
FZ |
||||||
X |
dt 2 |
dt 2 |
|||||||||||||
dt 2 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дифференциальные уравнения движения материальной точки в
проекциях на оси подвижной естественной системы координат
ma F |
a |
dv |
|||
dt |
|||||
|
|
|
|||
man Fn |
an |
v2 |
|
||
|
|||||
|
|
m dvdt F
m v2 Fn
Определение сил по заданному движению материальной точки
Материальная точка массой m=100кг движется в
плоскости Оху согласно уравнениям х = at2, у = bt, где a=10
и b=100 - постоянные. Определить модуль равнодействующей сил, приложенных к точке.
Решение. Точка движется в горизонтальной плоскости Оху, поэтому достаточно двух осей координат. Проекции
ускорения на оси заданы-на ось х = 10t2, на ось у = 100t.
На основании дифференциального уравнения движения точки вдоль осей х и у модуль равнодействующей сил, действующих на материальную точку:
|
|
|
|
d 2 x |
|
|
Fx |
mx |
100 (20) 2000Н |
||
Fx |
m |
|
|
|
mx m 20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
dt 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
y |
m |
d 2 y |
my 0 |
F |
|
F 2 |
F 2 |
2000Н |
||
|
|||||||||||
|
|
|
dt 2 |
|
|
|
|
x |
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• Автомобиль массы т = 1500 кг движется по
выпуклому участку дороги со скоростью V = 10 м/с. Радиус кривизны в верхней точке дороги = 60 м.
Определить силу давления автомобиля на дорогу в
момент прохождения этого участка дороги.
•Примем автомобиль за материальную точку и воспользуемся основным уравнением динамики для точки, движение которой задано в естественном виде
•mg – сила тяжести автомобиля, N нормальная реакция участка дороги, соответственно.
•При проектировании системы сил на ось Мn получим
• man=mg – N |
а |
|
|
V |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
V |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
10 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9,8 |
|
|
|
12215H |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
N mg man m g |
|
|
1500 |
60 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
•Вторая задача динамики материальной точки
•Автомобиль массой т из состояния покоя начинает преодолевать
к горизонту. Найти закон изменения
скорости автомобиля от величины пройденного пути, если сила тяги двигателя F является постоянной величиной. Другими видами
сопротивления пренебречь.
•Решение. Примем автомобиль массой т за материальную точку М . Начало координат поместим в начальное положение материальной точки. Ось Х направим вдоль наклонной плоскости в сторону движения точки, а ось Y – перпендикулярно плоскости.
•Приложим к точке силу тяжести , нормальную реакцию плоскости и силу тяги . Составляем уравнения движения точки
mx F mg sin my N mg cos
Поскольку движение точки происходит только вдоль оси Х,то
и из второго уравнения следует, что |
N mg cos |
|||||||||||
Итак, уравнение. движения точки имеет вид: |
|
dV dx |
V |
dV |
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
dt dx |
dx |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
dV |
|
dV 2 |
|
|
|
|
|
|
||
m x |
|
|
|
|
|
F mg sin |
|
|
||||
|
dt |
2dx |
|
|
||||||||
|
V 2 |
2 F mg sin x |
|
|
||||||||
|
V |
2 F mg sin x |
|
|
y 0
dV 2 2dx
Материальная система – силы и центр массс
Материальной системой или системойой материальных точек называется такаякая ихих совокупность, в которой движение каждойаждой точки зависит от положения и движенияения всехвсех остальных точек.
Внешними называются силы взаимодействиядействия точек данной системы с точками другихугих систем.
Внутренними называются силы взаимодействия между точками даннойной системы.
Обозначение внешней силы – F e внутренней силы – F i
Главный вектор и главный момент внутренних сил системы равен нулю..