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Механика.Методика решения задач

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Ƚɥɚɜɚ 6. Ʉɢɧɟɦɚɬɢɤɚ ɢ ɞɢɧɚɦɢɤɚ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɬɟɥɚ

211

 

Y

 

 

 

 

 

 

 

 

N

m2g

 

 

 

 

 

 

 

F

X

 

Fɬɪ

Ɋɢɫ. 6.13

II. ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ ɲɚɪɚ (ɫɨɜɩɚɞɚɸɳɟɝɨ ɫ ɟɝɨ ɝɟɨɦɟɬɪɢɱɟɫɤɢɦ ɰɟɧɬɪɨɦ) ɜ ɩɪɨɟɤɰɢɹɯ ɧɚ ɨɫɢ X ɢ Y ɥɚɛɨɪɚɬɨɪ-

ɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɢɦɟɸɬ ɜɢɞ:

 

m2a2 Fɬɪ ,

(6.87)

0 N m2 g ,

(6.88)

ɝɞɟ Fɬɪ – ɦɨɞɭɥɶ ɫɢɥɵ ɬɪɟɧɢɹ ɩɨɤɨɹ, ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɟɣ ɧɚ ɲɚɪ ɫɨ ɫɬɨɪɨɧɵ ɞɨɫɤɢ, N – ɦɨɞɭɥɶ ɫɢɥɵ ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ ɞɨɫɤɢ, ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɟɣ ɧɚ ɲɚɪ.

Ⱦɨɫɤɚ ɞɜɢɠɟɬɫɹ ɫ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟɦ ɚ1 ɜ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ ɨɫɢ X ɩɨɞ ɞɟɣɫɬɜɢɟɦ ɫɢɥɵ F ɢ ɫɢɥɵ ɬɪɟɧɢɹ ɫɨ ɫɬɨɪɨɧɵ ɲɚɪɚ, ɦɨɞɭɥɶ ɤɨɬɨɪɨɣ ɜ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɢ ɫ ɬɪɟɬɶɢɦ ɡɚɤɨɧɨɦ ɇɶɸɬɨɧɚ ɪɚɜɟɧ ɦɨɞɭɥɸ Fɬɪ ɫɢɥɵ ɬɪɟɧɢɹ ɩɨɤɨɹ, ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɟɣ ɧɚ ɲɚɪ ɫɨ ɫɬɨɪɨɧɵ ɞɨɫɤɢ.

ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɞɨɫɤɢ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɥɚɛɨɪɚɬɨɪɧɨɣ ɢɧɟɪɰɢɚɥɶɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɫɱɟɬɚ ɜ ɩɪɨɟɤɰɢɢ ɧɚ ɨɫɶ X ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ:

m1a1 F Fɬɪ .

(6.89)

ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ ɦɨɦɟɧɬɨɜ (6.47) ɞɥɹ ɲɚɪɚ ɡɚɩɢɲɟɦ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɨɫɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɟɣ ɱɟɪɟɡ ɟɝɨ ɰɟɧɬɪ ɦɚɫɫ ɩɟɪɩɟɧɞɢɤɭɥɹɪɧɨ

ɩɥɨɫɤɨɫɬɹɦ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɜɫɟɯ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɵɯ ɬɨɱɟɤ ɲɚɪɚ:

 

 

 

J0 E Fɬɪ R ,

(6.90)

ɝɞɟ J0 – ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ ɲɚɪɚ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɞɚɧɧɨɣ ɨɫɢ, E

 

dZ

 

 

dt

 

 

– ɭɝɥɨɜɨɟ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ ɲɚɪɚ. ȼ (6.90) ɭɱɬɟɧɨ, ɱɬɨ ɦɨɦɟɧɬɵ ɫɢɥ ɬɹɠɟɫɬɢ ɢ ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ ɞɨɫɤɢ ɪɚɜɧɵ ɧɭɥɸ, ɩɨɫɤɨɥɶɤɭ ɥɢɧɢɢ ɢɯ ɞɟɣɫɬɜɢɹ ɩɪɨɯɨɞɹɬ ɱɟɪɟɡ ɨɫɶ ɜɪɚɳɟɧɢɹ.

Ⱦɨɩɨɥɧɢɦ ɫɢɫɬɟɦɭ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɲɚɪɚ ɢ ɞɨɫɤɢ (6.87) – (6.90) ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ ɤɢɧɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɣ ɫɜɹɡɢ, ɤɨɬɨɪɨɟ ɫɥɟɞɭɟɬ ɢɡ ɭɫɥɨɜɢɹ ɨɬɫɭɬɫɬɜɢɹ ɩɪɨɫɤɚɥɶɡɵɜɚɧɢɹ ɦɟɠɞɭ ɲɚɪɨɦ ɢ ɞɨɫɤɨɣ:

a2 a1 ER .

(6.91)

212 ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

ɍɱɬɟɦ ɬɚɤɠɟ, ɱɬɨ ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɝɨ ɲɚɪɚ ɨɬɧɨɫɢ-

ɬɟɥɶɧɨ ɨɫɢ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɟɣ ɱɟɪɟɡ ɟɝɨ ɰɟɧɬɪ ɦɚɫɫ (6.45) ɪɚɜɟɧ:

 

J0

 

2

mR2 .

 

 

(6.92)

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III. Ɋɟɲɚɹ ɫɢɫɬɟɦɭ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ (6.87), (6.89) – (6.92), ɩɨɥɭɱɚɟɦ

ɢɫɤɨɦɵɟ ɭɫɤɨɪɟɧɢɹ ɞɨɫɤɢ ɢ ɰɟɧɬɪɚ ɲɚɪɚ:

 

a1

 

 

7F

 

,

(6.93)

7m1

2m2

 

 

 

 

a2

 

 

2F

 

.

(6.94)

 

7m1

 

2m2

 

 

 

 

 

 

Ɉɩɪɟɞɟɥɢɦ ɭɫɥɨɜɢɹ, ɩɪɢ ɤɨɬɨɪɵɯ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɲɚɪɚ ɛɭɞɟɬ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬɶ ɛɟɡ ɩɪɨɫɤɚɥɶɡɵɜɚɧɢɹ. Ⱦɥɹ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɲɚɪɚ ɩɨ ɞɨɫɤɟ ɛɟɡ ɩɪɨɫɤɚɥɶɡɵɜɚɧɢɹ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨ, ɱɬɨɛɵ ɫɢɥɚ ɬɪɟɧɢɹ ɜ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɢ ɫ ɡɚɤɨɧɨɦ Ⱥɦɨɧɬɨɧɚ–Ʉɭɥɨɧɚ (ɫɦ. ɩ. 2.1.2 ɜ Ƚɥɚɜɟ 2) ɭɞɨɜɥɟɬɜɨɪɹɥɚ

ɧɟɪɚɜɟɧɫɬɜɭ:

 

Fɬɪ d PN .

(6.95)

Ɂɞɟɫɶ P – ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɬɪɟɧɢɹ.

Ɇɨɞɭɥɢ ɫɢɥ ɬɪɟɧɢɹ ɢ ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ ɨɩɨɪɵ ɧɚɯɨɞɢɦ ɢɡ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɲɚɪɚ, ɡɚɩɢɫɚɧɧɨɝɨ ɜ ɩɪɨɟɤɰɢɹɯ ɧɚ ɨɫɢ X ɢ Y ɜɵɛɪɚɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ (6.87) ɢ (6.88) ɢ ɩɨɞɫɬɚɜɥɹɟɦ ɜ ɧɟɪɚɜɟɧɫɬɜɨ (6.95). ȼ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ ɫ ɭɱɟɬɨɦ ɧɚɣɞɟɧɧɨɝɨ ɭɫɤɨɪɟɧɢɹ ɰɟɧɬɪɚ ɲɚɪɚ (6.94) ɩɨɥɭɱɢɦ:

F d Pg

7m1 2m2

.

 

 

 

(6.96)

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɉɬɜɟɬ:

 

 

 

 

7m1 2m2

 

a

 

7F

ɢ a

2

2F

ɩɪɢ F d Pg

.

1

7m1 2m2

7m1

2m2

2

 

 

 

 

Ɂɚɞɚɱɚ 6.6

ɋɢɫɬɟɦɚ ɬɟɥ, ɫɨɫɬɨɹɳɚɹ ɢɡ ɞɜɭɯ ɝɪɭɡɨɜ, ɫɜɹɡɚɧɧɵɯ ɦɟɠɞɭ ɫɨɛɨɣ ɫ ɩɨɦɨɳɶɸ ɧɟɜɟɫɨɦɨɣ ɧɟɪɚɫɬɹɠɢɦɨɣ ɧɢɬɢ, ɢ ɞɜɭɯ ɨɞɢɧɚɤɨɜɵɯ ɛɥɨɤɨɜ, ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɚ ɧɚ ɪɢɫ. 6.14. Ɉɫɶ ɥɟɜɨɝɨ ɛɥɨɤɚ ɡɚɤɪɟɩɥɟɧɚ, ɚ ɩɪɚɜɵɣ ɛɥɨɤ ɫɜɨɛɨɞɧɨ ɥɟɠɢɬ ɧɚ ɧɢɬɢ. ɉɪɢ ɞɜɢɠɟɧɢɢ ɬɟɥ ɫɢɫɬɟɦɵ ɧɟ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɩɪɨɫɤɚɥɶɡɵɜɚɧɢɹ ɧɢɬɢ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɟɣ ɛɥɨɤɨɜ. ɋɱɢɬɚɹ ɡɚɞɚɧɧɵɦɢ ɦɚɫɫɵ ɝɪɭɡɨɜ m1 ɢ m2, ɦɚɫɫɵ ɛɥɨɤɨɜ M ɢ ɢɯ ɪɚɞɢɭɫɵ R, ɨɩɪɟɞɟɥɢɬɶ ɭɫɤɨɪɟɧɢɹ ɝɪɭɡɨɜ a1 ɢ a2, ɚ ɬɚɤɠɟ ɪɚɡɧɨ-

Ƚɥɚɜɚ 6. Ʉɢɧɟɦɚɬɢɤɚ ɢ ɞɢɧɚɦɢɤɚ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɬɟɥɚ

213

ɫɬɢ ɫɢɥ ɧɚɬɹɠɟɧɢɹ ɧɢɬɟɣ ɩɨ ɨɛɟ ɫɬɨ-

 

 

 

ɪɨɧɵ ɤɚɠɞɨɝɨ ɢɡ ɛɥɨɤɨɜ. Ɍɪɟɧɢɟɦ ɜ

 

 

Y

ɨɫɢ ɛɥɨɤɚ ɩɪɟɧɟɛɪɟɱɶ.

 

 

 

 

 

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ

 

T1

T3

I. ȼɵɛɟɪɟɦ ɥɚɛɨɪɚɬɨɪɧɭɸ ɢɧɟɪ-

 

 

 

T4

ɰɢɚɥɶɧɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ ɨɬɫɱɟɬɚ, ɠɟɫɬɤɨ

 

 

 

 

T3

ɫɜɹɡɚɧɧɭɸ ɫ ɬɨɱɤɨɣ ɩɨɞɜɟɫɚ ɨɫɢ ɥɟɜɨ-

 

 

 

ɝɨ ɛɥɨɤɚ, ɨɫɢ X ɢ Y ɞɟɤɚɪɬɨɜɨɣ ɫɢɫ-

 

T1

Mg

ɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɤɨɬɨɪɨɣ ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɵ

 

 

T2

ɧɚ ɪɢɫ. 6.14. ȼ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɟɦɨɣ ɫɢɫ-

 

 

T2

ɬɟɦɟ ɨɛɚ ɝɪɭɡɚ ɢ ɧɟɡɚɤɪɟɩɥɟɧɧɵɣ ɛɥɨɤ

 

 

 

ɞɜɢɠɭɬɫɹ ɩɨɫɬɭɩɚɬɟɥɶɧɨ ɜɞɨɥɶ ɨɫɢ X,

X

m1g

ɩɪɢ ɷɬɨɦ ɛɥɨɤɢ ɜɪɚɳɚɸɬɫɹ ɜɨɤɪɭɝ

 

 

m2g

ɫɨɛɫɬɜɟɧɧɵɯ ɨɫɟɣ ɩɨɞ ɞɟɣɫɬɜɢɟɦ ɫɢɥ

 

 

ɬɹɠɟɫɬɢ (m1g, m2g, Mg) ɢ ɫɢɥ ɧɚɬɹɠɟ-

 

 

 

ɧɢɹ ɧɢɬɟɣ (T1, T2, T3 ɢ T4). ɉɨɫɤɨɥɶɤɭ

 

 

Ɋɢɫ. 6.14

ɦɚɫɫɵ ɛɥɨɤɨɜ ɩɨ ɭɫɥɨɜɢɸ ɡɚɞɚɱɢ ɨɬ-

 

 

 

ɥɢɱɧɵ ɨɬ ɧɭɥɹ, ɬɨ ɫɢɥɵ ɧɚɬɹɠɟɧɢɹ ɧɢɬɢ ɫɥɟɜɚ ɢ ɫɩɪɚɜɚ ɨɬ ɛɥɨɤɨɜ

ɪɚɡɥɢɱɧɵ.

 

 

 

 

II. Ɂɚɩɢɲɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɝɪɭɡɨɜ ɢ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ ɧɟɡɚ-

ɤɪɟɩɥɟɧɧɨɝɨ ɛɥɨɤɚ ɜ ɩɪɨɟɤɰɢɢ ɧɚ ɨɫɶ X ɜɵɛɪɚɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪ-

ɞɢɧɚɬ:

 

 

 

 

m1a1

m1g T1 ,

 

 

(6.97)

m2a2

m2 g T2 ,

 

 

(6.98)

Ma2

Mg T2 T3 T4 .

 

 

(6.99)

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɨɜ ɞɥɹ ɜɪɚɳɚɸɳɢɯɫɹ ɛɥɨɤɨɜ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ

ɨɫɟɣ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɢɯ ɱɟɪɟɡ ɢɯ ɰɟɧɬɪɵ ɦɚɫɫ (ɫɦ. ɪɢɫ. 6.14), ɢɦɟɸɬ ɜɢɞ:

J0 E1

T1R T3R ,

 

 

(6.100)

J0E2

T4 R T3R ,

 

 

(6.101)

ɝɞɟ E1 ɢ E2 ɭɝɥɨɜɵɟ ɭɫɤɨɪɟɧɢɹ ɛɥɨɤɨɜ, ɦɨɦɟɧɬɵ ɢɧɟɪɰɢɢ J0 ɤɨɬɨ-

ɪɵɯ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɭɤɚɡɚɧɧɵɯ ɨɫɟɣ ɪɚɜɧɵ (6.44):

 

J0

MR2

 

 

(6.102)

.

 

 

 

2

 

 

 

Ⱦɨɩɨɥɧɢɦ ɩɨɥɭɱɟɧɧɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹɦɢ ɤɢ-

ɧɟɦɚɬɢɱɟɫɤɢɯ ɫɜɹɡɟɣ, ɫɥɟɞɭɸɳɢɦɢ ɢɡ ɭɫɥɨɜɢɣ ɧɟɪɚɫɬɹɠɢɦɨɫɬɢ

ɧɢɬɟɣ ɢ ɨɬɫɭɬɫɬɜɢɹ ɩɪɨɫɤɚɥɶɡɵɜɚɧɢɹ ɧɢɬɟɣ ɩɨ ɛɥɨɤɚɦ:

214

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

a1 2a2 0 ,

(6.103)

a1 E1R ,

(6.104)

E1 E2 .

(6.105)

ȼ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ ɩɨɥɭɱɟɧɚ ɩɨɥɧɚɹ ɫɢɫɬɟɦɚ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ ɞɥɹ ɞɟɜɹɬɢ

ɧɟɢɡɜɟɫɬɧɵɯ ɜɟɥɢɱɢɧ:

a1 , a2 , T1 , T2 , T3 , T4 , E1 , E2 ɢ J 0 .

III. ȼɵɪɚɡɢɦ ɜɫɟ ɫɢɥɵ ɧɚɬɹɠɟɧɢɹ ɧɢɬɟɣ ɱɟɪɟɡ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ a1,

ɢɫɩɨɥɶɡɭɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (6.97), (6.98) ɢ (6.100) (6.105):

 

T1 m1g m1a1 ,

(6.106)

T2

T3

T4

m g

m2

a ,

 

 

 

 

 

2

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§

 

M ·

 

m g ¨m

 

 

¸a

,

2

1

© 1

 

¹ 1

 

m1g m1 M a1 .

 

(6.107)

(6.108)

(6.109)

ɇɟɬɪɭɞɧɨ ɜɢɞɟɬɶ, ɱɬɨ ɢɫɤɨɦɵɟ ɪɚɡɧɨɫɬɢ ɫɢɥ ɧɚɬɹɠɟɧɢɹ ɧɢɬɟɣ ɩɨ ɨɛɟ ɫɬɨɪɨɧɵ ɤɚɠɞɨɝɨ ɢɡ ɛɥɨɤɨɜ ɪɚɜɧɵ:

T T

T T

 

M

a .

(6.110)

 

 

1

3

3

4

2

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɨɞɫɬɚɜɥɹɹ (6.106) – (6.109) ɜ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ (6.99) ɧɚɯɨɞɢɦ ɢɫ-

ɤɨɦɨɟ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ ɩɟɪɜɨɝɨ ɝɪɭɡɚ ɜ ɩɪɨɟɤɰɢɢ ɧɚ ɨɫɶ X:

 

a1

4m1 2m2

2M

g .

(6.111)

4m1 m2 4M

 

 

 

ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɤɢɧɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɣ ɫɜɹɡɢ (6.103), ɩɨɥɭɱɢɦ ɢɫɤɨɦɨɟ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ ɜɬɨɪɨɝɨ ɝɪɭɡɚ ɬɚɤɠɟ ɜ ɩɪɨɟɤɰɢɢ ɧɚ ɨɫɶ X:

a2

 

m2 M 2m1

g .

 

 

(6.112)

 

 

 

 

 

 

4m1 m2 4M

 

 

 

ɂɫɤɨɦɵɟ ɪɚɡɧɨɫɬɢ ɫɢɥ ɧɚɬɹɠɟɧɢɹ ɧɢɬɟɣ (6.110) ɫ ɭɱɟɬɨɦ

(6.111) ɪɚɜɧɵ:

 

2m1 m2

M

 

 

T1

T3

T3 T4

Mg .

(6.113)

4m1 m2

4M

 

 

 

 

 

 

Ɂɚɞɚɱɚ 6.7

ȼ ɫɢɫɬɟɦɟ ɬɟɥ, ɩɨɤɚɡɚɧɧɨɣ ɧɚ ɪɢɫ. 6.15, ɢɡɜɟɫɬɧɵ ɦɚɫɫɚ ɝɪɭɡɚ m1, ɦɚɫɫɚ ɫɬɭɩɟɧɱɚɬɨɝɨ ɛɥɨɤɚ m2, ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ ɛɥɨɤɚ J0 ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɟɝɨ ɨɫɢ ɢ ɪɚɞɢɭɫɵ ɫɬɭɩɟɧɟɣ ɛɥɨɤɚ R1 ɢ R2 (R2 > R1). Ɇɚɫɫɚ

Ɋɢɫ. 6.15

Ƚɥɚɜɚ 6. Ʉɢɧɟɦɚɬɢɤɚ ɢ ɞɢɧɚɦɢɤɚ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɬɟɥɚ

215

ɧɢɬɟɣ ɩɪɟɧɟɛɪɟɠɢɦɨ ɦɚɥɚ. ɇɚɣɬɢ ɭɫɤɨɪɟɧɢɹ ɝɪɭɡɚ a1 ɢ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ ɛɥɨɤɚ a2 ɜ ɥɚɛɨɪɚɬɨɪɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɟ ɨɬɫɱɟɬɚ.

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ

 

 

 

 

I. ȼɵɛɟɪɟɦ

ɥɚɛɨɪɚɬɨɪɧɭɸ

ɢɧɟɪɰɢɚɥɶ-

 

 

 

 

ɧɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ ɨɬɫɱɟɬɚ, ɠɟɫɬɤɨ ɫɜɹɡɚɧɧɭɸ ɫ ɩɨ-

 

 

 

 

 

T0

 

ɬɨɥɤɨɦ (ɫɦ. ɪɢɫ. 6.15), ɨɫɶ Y ɞɟɤɚɪɬɨɜɨɣ ɫɢɫ-

 

 

 

 

 

 

ɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɤɨɬɨɪɨɣ ɧɚɩɪɚɜɢɦ ɜɟɪɬɢɤɚɥɶ-

 

 

 

 

ɧɨ ɜɧɢɡ. ȼ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ ɨɬ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɹ ɦɟɠɞɭ

 

T

A

ɦɚɫɫɚɦɢ ɬɟɥ ɫɢɫɬɟɦɵ ɛɥɨɤ ɦɨɠɟɬ ɤɚɤ ɜ ɩɨɥɨ-

 

 

T m2g

 

 

ɠɢɬɟɥɶɧɨɦ, ɬɚɤ ɢ ɜ ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɨɦ ɧɚɩɪɚɜɥɟ-

 

 

 

 

ɧɢɢ ɨɫɢ Y, ɫɨɜɟɪɲɚɹ ɩɪɢ ɷɬɨɦ ɱɢɫɬɨ ɜɪɚɳɚ-

Y

 

m1g

ɬɟɥɶɧɨɟ ɞɜɢɠɟɧɢɟ

ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ

ɦɝɧɨɜɟɧɧɨɣ

 

 

 

ɨɫɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ. ɉɨɫɤɨɥɶɤɭ ɧɢɬɶ, ɩɪɢɤɪɟɩɥɟɧɧɚɹ ɤ ɩɨɬɨɥɤɭ, ɧɟɪɚɫɬɹɠɢɦɚ, ɬɨ ɦɝɧɨɜɟɧɧɚɹ ɨɫɶ

ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɛɥɨɤɚ ɩɪɨɯɨɞɢɬ ɱɟɪɟɡ ɬɨɱɤɭ A ɫɨɩɪɢɤɨɫɧɨɜɟɧɢɹ ɛɥɨɤɚ ɢ ɷɬɨɣ ɧɢɬɢ. ɉɪɢ ɷɬɨɦ ɦɝɧɨɜɟɧɧɚɹ ɨɫɶ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɩɟɪɩɟɧɞɢɤɭɥɹɪɧɚ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ ɱɟɪɬɟɠɚ, ɚ ɟɟ ɜɵɛɪɚɧɧɨɟ ɩɨɥɨɠɢɬɟɥɶɧɨɟ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɟ ɭɤɚɡɚɧɨ ɧɚ ɪɢɫ. 6.15.

II. ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ

ɝɪɭɡɚ ɜ ɩɪɨɟɤɰɢɢ ɧɚ ɨɫɶ Y (ɫɦ.

ɪɢɫ. 6.15) ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ:

 

m1a1 m1g T ,

(6.114)

ɝɞɟ T – ɫɢɥɚ ɧɚɬɹɠɟɧɢɹ ɧɢɬɢ, ɧɚ ɤɨɬɨɪɨɣ ɩɨɞɜɟɲɟɧ ɝɪɭɡ. ɍɪɚɜɧɟɧɢɟ ɜɪɚɳɚɬɟɥɶɧɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ (ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɦɨɦɟɧɬɨɜ)

ɛɥɨɤɚ ɡɚɩɢɲɟɦ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɦɝɧɨɜɟɧɧɨɣ ɨɫɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɜ ɥɚɛɨɪɚɬɨɪɧɨɣ ɢɧɟɪɰɢɚɥɶɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɟ ɨɬɫɱɟɬɚ:

JE m2 gR T (R2 R1) .

(6.115)

Ɂɞɟɫɶ J – ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ ɛɥɨɤɚ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɦɝɧɨɜɟɧɧɨɣ ɨɫɢ, E – ɭɝɥɨɜɨɟ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ ɛɥɨɤɚ. ȼ (6.114) ɭɱɬɟɧɨ, ɱɬɨ ɦɨɦɟɧɬ ɫɢɥɵ ɧɚɬɹɠɟɧɢɹ T0 ɜɟɪɯɧɟɣ ɧɢɬɢ, ɩɪɢɤɪɟɩɥɟɧɧɨɣ ɤ ɩɨɬɨɥɤɭ (ɪɢɫ. 6.15), ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɦɝɧɨɜɟɧɧɨɣ ɨɫɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɪɚɜɟɧ ɧɭɥɸ.

Ɇɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ ɛɥɨɤɚ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɦɝɧɨɜɟɧɧɨɣ ɨɫɢ ɜɵɪɚɡɢɦ ɱɟɪɟɡ ɡɚɞɚɧɧɵɣ ɜ ɭɫɥɨɜɢɢ ɡɚɞɚɱɢ ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ J0 ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɟɝɨ ɨɫɢ ɜ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɢ ɫ ɬɟɨɪɟɦɨɣ Ƚɸɣɝɟɧɫɚ-ɒɬɟɣɧɟɪɚ

(6.42):

J J

0

m R2 .

(6.116)

 

2

1

 

216

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

 

Ⱦɨɩɨɥɧɢɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (6.114) – (6.116) ɭɪɚɜɧɟɧɢɹɦɢ ɤɢɧɟɦɚ-

ɬɢɱɟɫɤɨɣ ɫɜɹɡɢ, ɤɨɬɨɪɵɟ ɫɥɟɞɭɸɬ ɢɡ ɭɫɥɨɜɢɹ ɧɟɪɚɫɬɹɠɢɦɨɫɬɢ ɧɢɬɟɣ:

a1 E (R2 R1) ,

(6.117)

a2 ER1 .

(6.118)

III. Ɋɟɲɚɹ ɫɢɫɬɟɦɭ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ (6.114) – (6.118), ɩɨɥɭɱɚɟɦ ɜɵ-

ɪɚɠɟɧɢɹ ɞɥɹ ɢɫɤɨɦɵɯ ɭɫɤɨɪɟɧɢɣ ɝɪɭɡɚ a1 ɢ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ ɛɥɨɤɚ a2:

a1

m1 R2

R1 m2 R1 g

 

R2

R1

,

(6.119)

m1

R2 R1 2 m2 R12 J0

 

 

 

 

 

 

a2

 

 

m1 R2 R1

m2 R1 g

 

R1 .

 

(6.120)

m1 R2

R1 2

 

 

 

 

 

 

m2 R12 J0

 

 

 

Ʉɚɤ ɜɢɞɢɦ, ɭɫɤɨɪɟɧɢɹ ɝɪɭɡɚ ɢ ɰɟɧɬɪɚ ɛɥɨɤɚ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɵ ɩɪɨɬɢɜɨɩɨɥɨɠɧɨ ɩɪɢ ɥɸɛɨɦ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɢ ɦɚɫɫ ɝɪɭɡɚ ɢ ɛɥɨɤɚ (ɫɦ. (6.119) ɢ (6.120)), ɩɪɢ ɷɬɨɦ ɤɚɠɞɨɟ ɢɡ ɬɟɥ ɢɡɧɚɱɚɥɶɧɨ ɩɨɤɨɹɳɟɣɫɹ ɫɢɫɬɟɦɵ ɦɨɠɟɬ ɤɚɤ ɨɩɭɫɤɚɬɶɫɹ, ɬɚɤ ɢ ɩɨɞɧɢɦɚɬɶɫɹ ɜ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ ɨɬ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɹ ɦɚɫɫ ɬɟɥ ɫɢɫɬɟɦɵ ɢ ɪɚɞɢɭɫɨɜ ɫɬɭɩɟɧɟɣ ɛɥɨɤɚ.

 

 

ȿɫɥɢ

 

m1

 

!

 

 

R1

, ɬɨ ɝɪɭɡ ɛɭɞɟɬ ɨɩɭɫɤɚɬɶɫɹ ɫ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟɦ a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m2

 

R2 R1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6.119), ɚ

 

ɰɟɧɬɪ

 

ɛɥɨɤɚ

ɛɭɞɟɬ

ɩɨɞɧɢɦɚɬɶɫɹ ɫ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟɦ

a2

a1

 

R1

, ɦɨɞɭɥɶ ɤɨɬɨɪɨɝɨ ɦɨɠɟɬ ɛɵɬɶ ɤɚɤ ɛɨɥɶɲɟ (ɩɪɢ

R R

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R2 2R1 ), ɬɚɤ ɢ ɦɟɧɶɲɟ ( R2 ! 2R1 ) ɦɨɞɭɥɹ ɭɫɤɨɪɟɧɢɹ ɝɪɭɡɚ a1 .

 

 

ɉɪɢ ɨɛɪɚɬɧɨɦ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɢ ɦɚɫɫ ɝɪɭɡ ɛɭɞɟɬ ɩɨɞɧɢɦɚɬɶɫɹ, ɚ

ɰɟɧɬɪ ɛɥɨɤɚ ɨɩɭɫɤɚɬɶɫɹ ɫ ɬɟɦ ɠɟ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟɦ ɭɫɤɨɪɟɧɢɣ.

 

 

Ɂɚɦɟɬɢɦ, ɱɬɨ ɜ ɱɚɫɬɧɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɪɚɜɟɧɫɬɜɚ ɪɚɞɢɭɫɨɜ ɫɬɭɩɟɧɟɣ

ɛɥɨɤɚ R2

R1 ɜɧɟ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ ɨɬ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɹ ɦɚɫɫ ɝɪɭɡɚ ɢ ɛɥɨɤɚ

ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ ɝɪɭɡɚ a1

ɪɚɜɧɨ ɧɭɥɸ, ɚ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ ɰɟɧɬɪɚ ɛɥɨɤɚ ɧɚɩɪɚɜ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

m R2

 

 

g . Ⱦɥɹ ɰɢɥɢɧɞɪɢɱɟɫɤɨɝɨ ɨɞɧɨ-

ɥɟɧɨ ɜɧɢɡ ɢ ɪɚɜɧɨ

 

 

2

1

 

 

 

m R2

J

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

 

 

ɪɨɞɧɨɝɨ ɛɥɨɤɚ

J

0

 

1

m R2

ɢ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ ɟɝɨ ɰɟɧɬɪɚ ɛɭɞɟɬ ɪɚɜɧɨ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a2

 

g .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ƚɥɚɜɚ 6. Ʉɢɧɟɦɚɬɢɤɚ ɢ ɞɢɧɚɦɢɤɚ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɬɟɥɚ

217

Ɂɚɞɚɱɚ 6.8

ɇɚ ɥɟɠɚɳɭɸ ɧɚ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɨɣ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɤɚɬɭɲɤɭ ɦɚɫɫɨɣ m = 100 ɝ ɢ ɦɨɦɟɧɬɨɦ ɢɧɟɪɰɢɢ J0 = 400 ɝ ɫɦ2 ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɟɟ ɨɫɢ ɧɚɦɨɬɚɧɚ ɧɟɜɟɫɨɦɚɹ ɧɟɪɚɫɬɹɠɢɦɚɹ ɧɢɬɶ. ȼɧɟɲɧɢɣ ɪɚɞɢɭɫ ɤɚɬɭɲɤɢ ɪɚɜɟɧ R = 4 ɫɦ, ɚ ɜɧɭɬɪɟɧɧɢɣ – r = 1 ɫɦ. Ʉ ɤɨɧɰɭ ɧɢɬɢ ɩɨɞ ɭɝɥɨɦ D = 60q ɤ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɨɣ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɩɪɢɥɨɠɟɧɚ ɫɢɥɚ F = 0.2 ɇ (ɫɦ. ɪɢɫ. 6.16).

X

 

 

 

 

F

R

 

D

 

r

 

 

mg

 

d

N

 

Fɬɪ

Z

Y

Ɋɢɫ. 6.16

ɇɚɣɬɢ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ ɤɚɬɭɲɤɢ a ɞɥɹ ɫɥɭɱɚɹ, ɤɨɝɞɚ ɤɚɬɭɲɤɚ ɞɜɢɠɟɬɫɹ ɜ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɨɦ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ ɛɟɡ ɩɪɨɫɤɚɥɶɡɵɜɚɧɢɹ ɢ ɜɟɥɢɱɢɧɭ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚ ɬɪɟɧɢɹ, ɩɪɢ ɤɨɬɨɪɨɦ ɬɚɤɨɟ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɜɨɡɦɨɠɧɨ.

Ɋɟɲɟɧɢɟ

I. ȼɵɛɟɪɟɦ ɥɚɛɨɪɚɬɨɪɧɭɸ ɢɧɟɪɰɢɚɥɶɧɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ ɨɬɫɱɟɬɚ, ɨɫɢ X, Y ɢ Z ɞɟɤɚɪɬɨɜɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɤɨɬɨɪɨɣ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɵ ɬɚɤ, ɤɚɤ ɩɨɤɚɡɚɧɨ ɧɚ ɪɢɫ. 6.16. ɉɨɫɤɨɥɶɤɭ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɤɚɬɭɲɤɢ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɩɥɨɫɤɢɦ, ɬɨ ɫɭɳɟɫɬɜɭɟɬ ɦɝɧɨɜɟɧɧɚɹ ɨɫɶ ɜɪɚɳɟɧɢɹ, ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɧɚɹ ɩɟɪɩɟɧɞɢɤɭɥɹɪɧɨ ɩɚɪɚɥɥɟɥɶɧɵɦ ɩɥɨɫɤɨɫɬɹɦ, ɜ ɤɨɬɨɪɵɯ ɞɜɢɝɚɸɬɫɹ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɵɟ ɬɨɱɤɢ ɤɚɬɭɲɤɢ. ȼ ɨɬɫɭɬɫɬɜɢɟ ɩɪɨɫɤɚɥɶɡɵɜɚɧɢɹ ɦɝɧɨɜɟɧɧɚɹ ɨɫɶ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɩɪɨɯɨɞɢɬ ɱɟɪɟɡ ɬɨɱɤɢ ɫɨɩɪɢɤɨɫɧɨɜɟɧɢɹ ɤɚɬɭɲɤɢ ɫ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɨɣ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɶɸ. Ɂɚɞɚɞɢɦ ɜ ɤɚɱɟɫɬɜɟ ɩɨɥɨɠɢɬɟɥɶɧɨɝɨ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɹ ɨɫɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɩɨɥɨɠɢɬɟɥɶɧɨɟ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɟ ɨɫɢ Z ɜɵɛɪɚɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ, ɧɚɱɚɥɨ ɨɬɫɱɟɬɚ ɤɨɬɨɪɨɣ ɫɨɜɩɚɞɚɟɬ ɫ ɨɞɧɨɣ ɢɡ ɬɨɱɟɤ ɫɨɩɪɢɤɨɫɧɨɜɟɧɢɹ (ɪɢɫ. 6.16).

II. Ɂɚɩɢɲɟɦ ɫɢɫɬɟɦɭ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɤɚɬɭɲɤɢ ɜɦɟɫɬɟ ɫ ɧɚɦɨɬɚɧɧɨɣ ɧɚ ɧɟɟ ɧɟɜɟɫɨɦɨɣ ɧɢɬɶɸ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɥɚɛɨɪɚɬɨɪɧɨɣ

218

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

ɢɧɟɪɰɢɚɥɶɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɫɱɟɬɚ, ɜ ɤɨɬɨɪɭɸ ɜɨɣɞɭɬ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɜɪɚɳɚɬɟɥɶɧɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɜɨɤɪɭɝ ɦɝɧɨɜɟɧɧɨɣ ɨɫɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ ɤɚɬɭɲɤɢ ɜ ɩɪɨɟɤɰɢɹɯ ɧɚ ɨɫɢ X ɢ Y ɜɵɛɪɚɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ:

J

dZ

Fd ,

(6.121)

dt

 

 

 

0 N mg F sinD .

(6.122)

ma

F cosD Fɬɪ ,

(6.123)

Ɂɞɟɫɶ J – ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ ɤɚɬɭɲɤɢ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɦɝɧɨɜɟɧɧɨɣ ɨɫɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ, Z – ɭɝɥɨɜɚɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɤɚɬɭɲɤɢ, d – ɤɪɚɬɱɚɣɲɟɟ ɪɚɫɫɬɨɹɧɢɟ ɨɬ ɦɝɧɨɜɟɧɧɨɣ ɨɫɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɞɨ ɥɢɧɢɢ ɞɟɣɫɬɜɢɹ ɫɢɥɵ F (ɩɥɟɱɨ ɫɢɥɵ F), Fɬɪ – ɫɢɥɚ ɬɪɟɧɢɹ ɩɨɤɨɹ, ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɚɹ ɧɚ ɤɚɬɭɲɤɭ ɫɨ ɫɬɨɪɨɧɵ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɨɣ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ, N – ɫɢɥɚ ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ ɨɩɨɪɵ.

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ (6.121) – (6.123) ɞɨɩɨɥɧɢɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟɦ ɤɢɧɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɣ ɫɜɹɡɢ (ɜ ɫɢɥɭ ɨɬɫɭɬɫɬɜɢɹ ɩɪɨɫɤɚɥɶɡɵɜɚɧɢɹ ɩɪɢ ɞɜɢɠɟɧɢɢ ɤɚɬɭɲɤɢ), ɬɟɨɪɟɦɨɣ Ƚɸɣɝɟɧɫɚ-ɒɬɟɣɧɟɪɚ (6.42) ɞɥɹ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɧɟɪɰɢɢ J ɢ ɨɱɟɜɢɞɧɵɦ ɝɟɨɦɟɬɪɢɱɟɫɤɢɦ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟɦ (ɫɦ. ɪɢɫ. 6.16):

a

dZ

R ,

 

(6.124)

 

 

 

dt

 

 

 

 

J

J0 mR2 .

 

(6.125)

d

 

 

r

 

R .

(6.126)

cosD

cosD

 

 

 

 

Ⱦɥɹ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚ ɬɪɟɧɢɹ, ɩɪɢ ɤɨɬɨɪɨɦ ɜɨɡɦɨɠɧɨ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɛɟɡ ɩɪɨɫɤɚɥɶɡɵɜɚɧɢɹ, ɜ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɢ ɫ ɡɚɤɨɧɨɦ

Ⱥɦɨɧɬɨɧɚ–Ʉɭɥɨɧɚ (ɫɦ. ɩ. 2.1.2 ɜ Ƚɥɚɜɟ 2) ɡɚɩɢɲɟɦ:

 

Fɬɪ d PN .

(6.127)

III. Ɋɟɲɚɹ ɫɢɫɬɟɦɭ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ (6.121) – (6.126) ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɢɫɤɨɦɨɝɨ ɭɫɤɨɪɟɧɢɹ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ ɤɚɬɭɲɤɢ a, ɩɨɥɭɱɚɟɦ:

a

 

FR2

§

r ·

 

 

 

¨cosD

 

¸ .

(6.128)

J0

mR2

 

 

©

R ¹

 

Ⱦɥɹ ɨɬɫɭɬɫɬɜɢɹ ɩɪɨɫɤɚɥɶɡɵɜɚɧɢɹ ɤɚɬɭɲɤɢ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɨɣ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɬɪɟɧɢɹ ɞɨɥɠɟɧ ɭɞɨɜɥɟɬɜɨɪɹɬɶ ɧɟɪɚɜɟɧɫɬɜɭ:

Ƚɥɚɜɚ 6. Ʉɢɧɟɦɚɬɢɤɚ ɢ ɞɢɧɚɦɢɤɚ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɬɟɥɚ

219

P t

F

 

J0 cosD mrR

.

(6.129)

mg F sin D

 

 

 

J0 mR2

 

ɉɪɨɚɧɚɥɢɡɢɪɭɟɦ ɩɨɥɭɱɟɧɧɵɣ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬ. ȼ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɢ ɫ (6.128) ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɟ ɭɫɤɨɪɟɧɢɹ a ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɡɧɚɤɨɦ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ

§

r ·

¨cosD

 

¸ . ȼ ɬɨɦ ɫɥɭɱɚɟ, ɤɨɝɞɚ ɬɨɱɤɚ ɩɟɪɟɫɟɱɟɧɢɹ ɥɢɧɢɢ ɞɟɣɫɬ-

 

©

R ¹

ɜɢɹ ɫɢɥɵ F ɢ ɨɫɢ Y ɥɟɠɢɬ ɥɟɜɟɟ ɧɚɱɚɥɚ ɨɬɫɱɟɬɚ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ,

ɤɚɬɭɲɤɚ ɛɭɞɟɬ ɞɜɢɝɚɬɶɫɹ ɫɥɟɜɚ ɧɚɩɪɚɜɨ, ɩɨɫɤɨɥɶɤɭ cosD Rr ! 0 . ȼ

ɩɪɨɬɢɜɧɨɦ ɫɥɭɱɚɟ ɤɚɱɟɧɢɟ ɛɭɞɟɬ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬɶ ɫɩɪɚɜɚ ɧɚɥɟɜɨ. ɉɨɞɫɬɚɜɥɹɹ ɱɢɫɥɟɧɧɵɟ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɮɢɡɢɱɟɫɤɢɯ ɜɟɥɢɱɢɧ, ɡɚɞɚɧ-

ɧɵɟ ɜ ɭɫɥɨɜɢɢ ɡɚɞɚɱɢ, ɩɨɥɭɱɢɦ ɞɥɹ ɭɫɤɨɪɟɧɢɹ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ ɤɚɬɭɲɤɢ ɢ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚ ɬɪɟɧɢɹ:

a = 0.4 ɦ/ɫ2, P t 0,075.

Ɂɚɞɚɱɚ 6.9

Ɉɫɢ ɫɩɥɨɲɧɨɝɨ ɢ ɬɨɧɤɨɫɬɟɧɧɨɝɨ ɰɢɥɢɧɞɪɨɜ ɫɨɟɞɢɧɟɧɵ ɧɟɜɟɫɨɦɨɣ ɲɬɚɧɝɨɣ. ɐɢɥɢɧɞɪɵ ɫɤɚɬɵɜɚɸɬɫɹ ɛɟɡ ɩɪɨɫɤɚɥɶɡɵɜɚɧɢɹ ɩɨ ɧɚɤɥɨɧɧɨɣ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɤɥɢɧɚ ɫ ɭɝɥɨɦ ɩɪɢ ɨɫɧɨɜɚɧɢɢ D (ɫɦ. ɪɢɫ. 6.17). Ɋɚɞɢɭɫɵ ɰɢɥɢɧɞɪɨɜ ɨɞɢɧɚɤɨɜɵ ɢ ɪɚɜɧɵ R, ɩɪɢ ɷɬɨɦ ɦɚɫɫɚ ɫɩɥɨɲɧɨɝɨ ɰɢɥɢɧɞɪɚ ɪɚɜɧɚ m1, ɚ ɬɨɧɤɨɫɬɟɧɧɨɝɨ m2. ɇɚɣɬɢ ɭɝɨɥ D , ɩɪɢ ɤɨɬɨɪɨɦ ɰɢɥɢɧɞɪɵ ɛɭɞɭɬ ɫɤɚɬɵɜɚɬɶɫɹ ɛɟɡ ɩɪɨɫɤɚɥɶɡɵɜɚɧɢɹ.

 

 

 

 

Y

 

 

 

N2

 

 

 

 

 

N1

 

 

T

 

T

 

 

Fɬɪ2

 

 

m2g

 

 

 

 

 

Fɬɪ1

X

D

m1g

 

 

Ɋɢɫ. 6.17

220

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

Ɋɟɲɟɧɢɟ

I. ȼɵɛɟɪɟɦ ɥɚɛɨɪɚɬɨɪɧɭɸ ɢɧɟɪɰɢɚɥɶɧɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ ɨɬɫɱɟɬɚ, ɠɟɫɬɤɨ ɫɜɹɡɚɧɧɭɸ ɫ ɤɥɢɧɨɦ, ɨɫɢ X ɢ Y ɞɟɤɚɪɬɨɜɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɤɨɬɨɪɨɣ ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɵ ɧɚ ɪɢɫ. 6.17. ɇɚ ɰɢɥɢɧɞɪɵ ɜ ɩɪɨɰɟɫɫɟ ɢɯ ɩɥɨɫɤɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɞɟɣɫɬɜɭɸɬ ɫɢɥɵ ɬɹɠɟɫɬɢ m1g ɢ m2 g , ɫɢɥɵ

ɬɪɟɧɢɹ Fɬɪ1 ɢ Fɬɪ2 , ɫɢɥɵ ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ ɨɩɨɪɵ N1 ɢ N2 , ɚ

ɬɚɤɠɟ ɫɢɥɵ ɪɟɚɤɰɢɢ ɲɬɚɧɝɢ T (ɫɦ. ɪɢɫ. 6.17).

II. Ɂɚɩɢɲɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɰɟɧɬɪɨɜ ɦɚɫɫ ɰɢɥɢɧɞɪɨɜ ɜ

ɩɪɨɟɤɰɢɢ ɧɚ ɨɫɢ X ɢ Y ɜɵɛɪɚɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ:

 

m1a

m1g sin D T Fɬɪ1 ,

(6.130)

m2a m2 g sin D T Fɬɪ2 ,

(6.131)

0

N1 m1g cosD ,

(6.132)

0

N2 m2 g cosD ,

(6.133)

ɉɪɢ ɡɚɩɢɫɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ (6.130) ɢ (6.131) ɭɱɬɟɧɨ, ɱɬɨ ɫɢɥɵ ɪɟɚɤɰɢɢ ɲɬɚɧɝɢ T, ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɟ ɧɚ ɰɢɥɢɧɞɪɵ, ɪɚɜɧɵ ɩɨ ɦɨɞɭɥɸ. ɗɬɨ ɥɟɝɤɨ ɞɨɤɚɡɚɬɶ, ɢɫɩɨɥɶɡɭɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɧɟɜɟɫɨɦɨɣ ɲɬɚɧɝɢ ɜ ɩɪɨɟɤɰɢɢ ɧɚ ɨɫɶ X ɢ ɬɪɟɬɢɣ ɡɚɤɨɧ ɇɶɸɬɨɧɚ. ɍɫɤɨɪɟɧɢɹ ɰɟɧɬɪɨɜ ɦɚɫɫ a ɰɢɥɢɧɞɪɨɜ ɬɚɤɠɟ ɪɚɜɧɵ, ɩɨɫɤɨɥɶɤɭ ɲɬɚɧɝɭ ɫɱɢɬɚɟɦ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɵɦ ɬɟɥɨɦ.

ɍɪɚɜɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɨɜ ɞɥɹ ɰɢɥɢɧɞɪɨɜ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɨɫɟɣ ɜɪɚɳɟɧɢɹ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɢɯ ɱɟɪɟɡ ɢɯ ɰɟɧɬɪɵ ɦɚɫɫ, ɢɦɟɸɬ ɜɢɞ (ɫɦ. (6.47)):

J1E

Fɬɪ1R ,

(6.134)

J2 E

Fɬɪ2 R .

(6.135)

Ɂɞɟɫɶ J1 ɢ J2 ɦɨɦɟɧɬɵ ɢɧɟɪɰɢɢ ɫɩɥɨɲɧɨɝɨ ɢ ɬɨɧɤɨɫɬɟɧɧɨɝɨ ɰɢ-

ɥɢɧɞɪɨɜ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɨɫɟɣ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɢɯ ɱɟɪɟɡ ɢɯ ɰɟɧɬɪɵ ɦɚɫɫ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɨ; E – ɭɝɥɨɜɨɟ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ, ɨɞɢɧɚɤɨɜɨɟ ɞɥɹ ɫɩɥɨɲɧɨɝɨ ɢ

ɬɨɧɤɨɫɬɟɧɧɨɝɨ ɰɢɥɢɧɞɪɨɜ ɜ ɫɢɥɭ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɤɢɧɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɣ ɫɜɹɡɢ, ɤɨɬɨɪɨɟ ɫɥɟɞɭɟɬ ɢɡ ɭɫɥɨɜɢɹ ɤɚɱɟɧɢɹ ɰɢɥɢɧɞɪɚ ɛɟɡ ɩɪɨɫɤɚɥɶɡɵɜɚɧɢɹ:

ER a .

(6.136)

ȼɨɫɩɨɥɶɡɭɟɦɫɹ ɢɡɜɟɫɬɧɵɦɢ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹɦɢ ɞɥɹ ɦɨɦɟɧɬɨɜ ɢɧɟɪɰɢɢ ɨɞɧɨɪɨɞɧɵɯ ɫɩɥɨɲɧɨɝɨ (6.44) ɢ ɬɨɧɤɨɫɬɟɧɧɨɝɨ ɰɢɥɢɧɞɪɨɜ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɨɫɟɣ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɢɯ ɱɟɪɟɡ ɢɯ ɰɟɧɬɪɵ ɦɚɫɫ:

J1

m R2

,

(6.137)

1

2