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Механика.Методика решения задач

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Ƚɥɚɜɚ 7. Ɂɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɢ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ

231

ȽɅȺȼȺ 7 ɁȺɄɈɇɕ ɋɈɏɊȺɇȿɇɂə ɆɈɆȿɇɌȺ ɂɆɉɍɅɖɋȺ ɂ

ɆȿɏȺɇɂɑȿɋɄɈɃ ɗɇȿɊȽɂɂ. ȽɂɊɈɋɄɈɉɕ. ȽɂɊɈɋɄɈɉɂɑȿɋɄɂȿ ɋɂɅɕ

7.1. Ɍɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɢɣ ɦɚɬɟɪɢɚɥ

Ɂɚɤɨɧ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ (ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɚ ɞɜɢɠɟɧɢɹ) ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɬɨɱɤɢ1 – ɦɨɦɟɧɬ ɢɦ-

ɩɭɥɶɫɚ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ L ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɢɧɟɪɰɢɚɥɶɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɫɱɟɬɚ ɫɨɯɪɚɧɹɟɬɫɹ, ɟɫɥɢ ɫɭɦɦɚ ɦɨɦɟɧɬɨɜ ɜɧɟɲɧɢɯ ɫɢɥ Mex ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɞɚɧɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɪɚɜɧɚ ɧɭɥɸ:

dL

Mex

0 ɢɥɢ dL 0 .

(7.1)

dt

 

 

 

Ɂɚɤɨɧ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ (ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɚ ɞɜɢɠɟɧɢɹ) ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɨɫɢ – ɦɨɦɟɧɬ ɢɦɩɭɥɶ-

ɫɚ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ Ln ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɢɧɟɪɰɢɚɥɶɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɫɱɟɬɚ ɫɨɯɪɚɧɹɟɬɫɹ, ɟɫɥɢ ɫɭɦɦɚ ɦɨɦɟɧɬɨɜ ɜɧɟɲɧɢɯ ɫɢɥ M nex ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɞɚɧɧɨɣ ɨɫɢ ɪɚɜɧɚ ɧɭɥɸ:

 

dLn

M nex

0

 

dt

 

 

 

ɢɥɢ

 

 

dLn

0 .

(7.2)

Ⱦɥɹ ɤɨɧɟɱɧɨɝɨ ɢɧɬɟɪɜɚɥɚ ɜɪɟɦɟɧɢ ɡɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɨɜ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɬɨɱɤɢ ɢ ɨɫɢ ɜ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɢ ɫ (7.1) ɢ (7.2) ɦɨɠɧɨ ɡɚɩɢɫɚɬɶ ɜ ɜɢɞɟ:

ǻL { L(t2 ) L(t1 ) 0

ɢɥɢ L(t1) L(t2 ) ,

(7.3)

ǻLn { Ln (t2 ) Ln (t1 )

0 ɢɥɢ Ln (t1) Ln (t2 ) .

(7.4)

Ɂɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɨɜ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɬɨɱɤɢ ɢ ɨɫɢ ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɩɪɹɦɵɦ ɫɥɟɞɫɬɜɢɟɦ ɡɚɤɨɧɨɜ ɢɯ ɢɡɦɟɧɟɧɢɣ (ɫɦ. (6.38) ɢ (6.39) ɜ ɩ. 6.1 Ɍɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɢɣ ɦɚɬɟɪɢɚɥ ɜ Ƚɥɚɜɟ 6).

1 Ɉɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ (ɤɨɥɢɱɟɫɬɜɚ ɞɜɢɠɟɧɢɹ) ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɢ ɦɨɦɟɧɬɚ ɫɢɥɵ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɬɨɱɤɢ (ɨɫɢ), ɚ ɬɚɤɠɟ ɮɨɪɦɭɥɢɪɨɜɤɚ ɡɚɤɨɧɚ ɢɡɦɟɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ (ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɨɜ) ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɬɨɱɤɢ (ɨɫɢ) ɞɚɧɵ ɜ ɩ. 6.1 Ɍɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɢɣ ɦɚɬɟɪɢɚɥ ɜ Ƚɥɚɜɟ 6.

232 ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

Ʉɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɬɟɥɚ2 ɜ ɫɥɭɱɚɟ ɟɝɨ ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɪɚɜɧɚ:

 

k

1

 

 

 

2

 

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c 2

 

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¦miȣi

 

 

 

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>Ȧri @

 

 

 

2

 

 

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i

 

 

 

 

 

 

 

1

¦mi V

2

 

 

c

 

c 2

 

 

 

 

2

 

2V >Ȧri @ >Ȧri @

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

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¦mi

c 2

(7.5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

mV >Ȧrɰɦ @

2

>Ȧri @ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

 

 

Ɂɞɟɫɶ mi

ɢ ȣi

– ɦɚɫɫɵ ɢ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɵɯ ɬɨɱɟɤ, ɢɡ ɤɨɬɨɪɵɯ

ɫɨɫɬɨɢɬ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɨɟ ɬɟɥɨ, V – ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɧɚɱɚɥɚ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬ-

ɫɱɟɬɚ S', ɠɟɫɬɤɨ ɫɜɹɡɚɧɧɨɣ ɫ ɬɟɥɨɦ, Ȧ – ɭɝɥɨɜɚɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɫɢɫɬɟɦɵ

S', ric

ɪɚɞɢɭɫ-ɜɟɤɬɨɪɵ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɵɯ ɬɨɱɟɤ ɬɟɥɚ

ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ

ɫɢɫɬɟɦɵ S', rɰɦc – ɪɚɞɢɭɫ-ɜɟɤɬɨɪ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ (ɫɦ. Ƚɥɚɜɭ 3) ɬɟɥɚ ɨɬ-

ɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɫɢɫɬɟɦɵ S'.

ȿɫɥɢ ɧɚɱɚɥɨ ɨɬɫɱɟɬɚ ɫɢɫɬɟɦɵ S', ɫɜɹɡɚɧɧɨɣ ɫ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɵɦ ɬɟɥɨɦ, ɫɨɜɩɚɞɚɟɬ ɫ ɰɟɧɬɪɨɦ ɦɚɫɫ ɬɟɥɚ, ɬɨ ɟɝɨ ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɪɚɜɧɚ ɫɭɦɦɟ ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɩɨɫɬɭɩɚɬɟɥɶɧɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɬɟɥɚ ɫɨ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ ɢ ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɜɪɚɳɚɬɟɥɶɧɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɬɟɥɚ ɜɨɤɪɭɝ ɨɫɢ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɟɣ ɱɟɪɟɡ ɰɟɧɬɪ ɦɚɫɫ:

 

k 1

2

1

c 2

 

E

 

 

mȣɰɦ

 

¦mi >Ȧri @ ,

(7.6)

2

2

 

 

i

 

ɝɞɟ ȣɰɦ – ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ ɬɟɥɚ.

Ʉɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɜɪɚɳɚɸɳɟɝɨɫɹ ɬɟɥɚ ɜɨɤɪɭɝ ɧɟɩɨɞ-

ɜɢɠɧɨɣ ɨɫɢ:

 

 

E k

1

JZ2 ,

(7.7)

 

2

 

 

ɝɞɟ J – ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ ɬɟɥɚ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɨɫɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ, Z – ɭɝɥɨɜɚɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɬɟɥɚ.

2 Ɉɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɞɚɧɵ ɜ ɩ. 3.1 Ɍɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɢɣ ɦɚɬɟɪɢɚɥ ɜ Ƚɥɚɜɟ 3, ɚ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɬɟɥɚ ɜ ɩ. 6.1 Ɍɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɢɣ ɦɚɬɟɪɢɚɥ ɜ Ƚɥɚɜɟ 6.

Ƚɥɚɜɚ 7. Ɂɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɢ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ

233

Ɋɚɛɨɬɚ ɜɧɟɲɧɢɯ ɫɢɥ ɩɪɢ ɩɨɜɨɪɨɬɟ ɬɟɥɚ ɜɨɤɪɭɝ ɨɫɢ:

M2

 

GA M ndM , A12 ³M ndM ,

(7.8)

M1

 

ɝɞɟ Mn – ɦɨɦɟɧɬ ɫɢɥ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɨɫɢ (ɫɦ. ɩ. 6.1 Ɍɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɢɣ ɦɚɬɟɪɢɚɥ ɜ Ƚɥɚɜɟ 6), M1 ɢ M2 – ɧɚɱɚɥɶɧɨɟ ɢ ɤɨɧɟɱɧɨɟ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɭɝɥɚ ɩɨɜɨɪɨɬɚ.

Ʉɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɬɟɥɚ ɜ ɫɥɭɱɚɟ ɟɝɨ ɩɥɨɫɤɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ:

E

k

1

mV

2

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1

JZ

2

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(7.9)

 

2

 

mV >Ȧrɰɦ @

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɂɞɟɫɶ ɫɦɵɫɥ ɨɛɨɡɧɚɱɟɧɢɣ ɮɢɡɢɱɟɫɤɢɯ ɜɟɥɢɱɢɧ ɬɨɬ ɠɟ, ɱɬɨ ɢ ɜ (7.5)

ɢ (7.7).

ȿɫɥɢ ɧɚɱɚɥɨ ɨɬɫɱɟɬɚ ɫɢɫɬɟɦɵ S', ɫɜɹɡɚɧɧɨɣ ɫ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɵɦ ɬɟɥɨɦ, ɧɚɯɨɞɢɬɫɹ ɜ ɰɟɧɬɪɟ ɦɚɫɫ ɬɟɥɚ, ɬɨ ɟɝɨ ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɪɚɜɧɚ ɫɭɦɦɟ ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɩɨɫɬɭɩɚɬɟɥɶɧɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɬɟɥɚ ɫɨ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ ɢ ɤɢɧɟɬɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɜɪɚɳɚɬɟɥɶɧɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɬɟɥɚ ɜɨɤɪɭɝ ɨɫɢ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɟɣ ɱɟɪɟɡ ɰɟɧɬɪ ɦɚɫɫ, ɢ ɜ ɫɥɭɱɚɟ ɩɥɨɫɤɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɪɚɜɧɚ (ɬɟɨɪɟɦɚ Ʉɟɧɢɝɚ):

E k

1

mX2

 

1

J

Z2

,

(7.10)

 

2

 

2 ɰɦ

 

 

ɰɦ

 

 

ɝɞɟ ȣɰɦ – ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ ɬɟɥɚ,

Jɰɦ – ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ ɬɟɥɚ

ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɨɫɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɟɣ ɱɟɪɟɡ ɟɝɨ ɰɟɧɬɪ ɦɚɫɫ.

Ʉɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɬɟɥɚ, ɡɚɩɢɫɚɧ-

ɧɚɹ ɱɟɪɟɡ ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ ɬɟɥɚ

Jn ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɦɝɧɨɜɟɧɧɨɣ ɨɫɢ

ɜɪɚɳɟɧɢɹ3:

 

 

E k

1

J Z2 .

(7.11)

 

2

n

 

Ʉɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɬɟɥɚ, ɡɚɤɪɟɩɥɟɧɧɨɝɨ ɜ ɬɨɱɤɟ:

E k {

1

¦miȣi2

1

¦mi >Ȧri @2 ,

(7.12)

2

2

 

i

i

 

3 Ɉɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ ɦɝɧɨɜɟɧɧɨɣ ɨɫɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɞɚɧɨ ɜ ɩ. 6.1 Ɍɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɢɣ ɦɚɬɟɪɢɚɥ ɜ Ƚɥɚɜɟ 6.

a2b2 ab 2 , ɬɨ:

234 ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

ɝɞɟ ri – ɪɚɞɢɭɫ-ɜɟɤɬɨɪɵ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɵɯ ɬɨɱɟɤ, ɢɡ ɤɨɬɨɪɵɯ ɫɨɫɬɨɢɬ ɬɟɥɨ, ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɡɚɤɪɟɩɥɟɧɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɷɬɨɝɨ ɬɟɥɚ. ȿɫɥɢ ɜɨɫɩɨɥɶɡɨɜɚɬɶɫɹ ɦɚɬɟɦɚɬɢɱɟɫɤɢɦ ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɟɦ >ab@2

E k

1

¦mi >Ȧri @2

1

¦mi Z2ri2 Ȧri 2

 

 

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2

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§

 

 

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¦ZD xiDZE xiE ¸

 

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x D x E ¾ZDZE

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2 D , E

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2 D , E

 

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¦JDEZDZE .

 

 

 

 

 

(7.13)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 D , E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɂɞɟɫɶ JDE

 

¦mi GDE ri

2 xiD xiE

ɬɟɧɡɨɪ ɢɧɟɪɰɢɢ ɬɟɥɚ, ɯɚɪɚɤɬɟ-

 

 

 

 

i

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɪɢɡɭɸɳɢɣ ɪɚɫɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ ɦɚɫɫɵ ɬɟɥɚ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɬɨɱɤɢ; GDE

ɫɢɦɜɨɥ Ʉɪɨɧɟɤɟɪɚ.

Ʉɢɧɟɬɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɨɝɨ ɬɟɥɚ ɡɚɤɪɟɩ-

ɥɟɧɧɨɝɨ ɧɚ ɨɫɢ:

 

 

E k

1

J Z2

,

(7.14)

 

2

n

 

 

ɝɞɟ J n – ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ ɬɟɥɚ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɨɫɢ.

ȼ ɞɚɧɧɨɣ ɝɥɚɜɟ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɸɬɫɹ ɫɢɫɬɟɦɵ, ɫɨɫɬɨɹɳɢɟ ɢɡ ɫɨɜɨɤɭɩɧɨɫɬɢ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɵɯ ɬɟɥ ɢ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɵɯ ɬɨɱɟɤ. ɗɬɢ ɫɢɫɬɟɦɵ ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɱɚɫɬɧɵɦɢ ɫɥɭɱɚɹɦɢ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ, ɞɥɹ ɤɨɬɨɪɨɣ ɜ Ƚɥɚɜɟ 3 ɫɮɨɪɦɭɥɢɪɨɜɚɧɵ ɡɚɤɨɧɵ ɢɡɦɟɧɟɧɢɹ ɢ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ.

Ɂɚɤɨɧ ɢɡɦɟɧɟɧɢɹ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɫɢɫɬɟɦɵ – ɢɡɦɟ-

ɧɟɧɢɟ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɫɢɫɬɟɦɵ ɪɚɜɧɨ ɪɚɛɨɬɟ ɜɧɭɬɪɟɧɧɢɯ

Ƚɥɚɜɚ 7. Ɂɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɢ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ

235

F np,in

ɢ ɜɧɟɲɧɢɯ F np,ex ɧɟɩɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɵɯ ɫɢɥ4:

 

i

 

i

 

 

dE

GAnp,in GAnp,ex GAnp ,

(7.15)

ɢɥɢ ɞɥɹ ɤɨɧɟɱɧɨɝɨ ɢɧɬɟɪɜɚɥɚ ɜɪɟɦɟɧɢ

 

 

ǻE

ǻAnp .

(7.16)

 

Ɂɚɤɨɧ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɫɢɫɬɟɦɵ – ɟɫɥɢ

ɪɚɛɨɬɚ ɜɫɟɯ ɧɟɩɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɵɯ ɫɢɥ ɪɚɜɧɚ ɧɭɥɸ, ɬɨ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɢɧɟɪɰɢɚɥɶɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɫɱɟɬɚ ɫɨɯɪɚɧɹɟɬɫɹ:

ǻE { E(t2 ) E(t1 ) 0

 

ɢɥɢ

 

E(t1 ) E(t2 ) .

(7.17)

Ƚɢɪɨɫɤɨɩɵ Ƚɢɪɨɫɤɨɩ – ɷɬɨ ɚɤɫɢɚɥɶɧɨ-ɫɢɦɦɟɬɪɢɱɧɨɟ ɬɟɥɨ, ɜɪɚɳɚɸɳɟɟɫɹ

ɫ ɛɨɥɶɲɨɣ ɭɝɥɨɜɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ Ȧ ɜɨɤɪɭɝ ɫɜɨɟɣ ɨɫɢ ɫɢɦɦɟɬɪɢɢ (ɫɦ.

ɪɢɫ. 7.1).

ȍdt dL

L

Ȧ

ȍ -

O mg

Ɋɢɫ. 7.1. Ƚɢɪɨɫɤɨɩ ɜ ɩɨɥɟ ɫɢɥ ɬɹɠɟɫɬɢ

ɉɪɟɰɟɫɫɢɹ ɝɢɪɨɫɤɨɩɚ – ɜɪɚɳɟɧɢɟ ɨɫɢ ɫɢɦɦɟɬɪɢɢ ɝɢɪɨɫɤɨɩɚ ɫ ɭɝɥɨɜɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ ȍ ɩɨɞ ɞɟɣɫɬɜɢɟɦ ɦɨɦɟɧɬɚ ɜɧɟɲɧɢɯ ɫɢɥ ɧɚɪɹɞɭ ɫ ɟɝɨ ɫɨɛɫɬɜɟɧɧɵɦ ɜɪɚɳɟɧɢɟɦ ɜɨɤɪɭɝ ɨɫɢ ɫɢɦɦɟɬɪɢɢ (ɫɦ.

ɪɢɫ. 7.1).

4 Ɉɩɪɟɞɟɥɟɧɢɟ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɫɢɫɬɟɦɵ, ɜɧɭɬɪɟɧɧɢɯ ɢ ɜɧɟɲɧɢɯ ɧɟɩɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɵɯ ɫɢɥ ɞɚɧɵ ɜ ɩ. 3.1 Ɍɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɢɣ ɦɚɬɟɪɢɚɥ ɜ Ƚɥɚɜɟ 3.

236

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

Ɉɫɧɨɜɧɵɟ ɮɢɡɢɱɟɫɤɢɟ ɞɨɩɭɳɟɧɢɹ ɷɥɟɦɟɧɬɚɪɧɨɣ ɬɟɨɪɢɢ ɝɢɪɨɫɤɨɩɚ:

-ɭɝɥɨɜɚɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɝɢɪɨɫɤɨɩɚ ɢ ɟɝɨ ɦɨɦɟɧɬ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɵ ɜɞɨɥɶ ɨɫɢ ɫɢɦɦɟɬɪɢɢ ɝɢɪɨɫɤɨɩɚ;

-ɜɟɥɢɱɢɧɚ ɭɝɥɨɜɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɝɢɪɨɫɤɨɩɚ ɜɨɤɪɭɝ ɫɜɨɟɣ ɨɫɢ Ȧ ɝɨɪɚɡɞɨ ɛɨɥɶɲɟ ɜɟɥɢɱɢɧɵ ɭɝɥɨɜɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɩɪɟɰɟɫ-

ɫɢɢ ȍ .

ȼ ɪɚɦɤɚɯ ɩɪɢɧɹɬɵɯ ɞɨɩɭɳɟɧɢɣ ɦɨɦɟɧɬ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɝɢɪɨɫɤɨɩɚ L ɪɚɜɟɧ

L J z Ȧ ,

(7.18)

ɚ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɦɨɦɟɧɬɨɜ (6.38) ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɟɝɨ ɧɟɩɨɞɜɢɠɧɨɣ ɬɨɱɤɢ O (ɫɦ. ɪɢɫ. 7.1) ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ:

dL

M ,

(7.19)

dt

 

 

ɝɞɟ Jz – ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ ɝɢɪɨɫɤɨɩɚ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɫɜɨɟɣ ɨɫɢ ɫɢɦɦɟɬɪɢɢ, M – ɫɭɦɦɚ ɦɨɦɟɧɬɨɜ ɜɧɟɲɧɢɯ ɫɢɥ (ɜ ɬɨɦ ɱɢɫɥɟ ɫɢɥɵ ɬɹɠɟɫɬɢ), ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɯ ɧɚ ɝɢɪɨɫɤɨɩ.

ȼ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɢ ɫ (7.19) ɨɫɶ ɝɢɪɨɫɤɨɩɚ ɜɦɟɫɬɟ ɫ ɦɨɦɟɧɬɨɦ L ɩɪɟɰɟɫɫɢɪɭɟɬ ɜɨɤɪɭɝ ɜɟɪɬɢɤɚɥɶɧɨɝɨ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɹ ɫ ɭɝɥɨɜɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ ȍ .

ɇɚ ɪɢɫ. 7.1 ɜɢɞɧɨ, ɱɬɨ:

 

dL

L sin- :dt ,

(7.20)

dL

>ȍL@dt .

(7.21)

ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, ɩɪɟɰɟɫɫɢɹ ɝɢɪɨɫɤɨɩɚ ɨɩɢɫɵɜɚɟɬɫɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢ-

ɟɦ:

 

 

 

dL

>ȍL@.

(7.22)

 

dt

 

 

 

ɋ ɭɱɟɬɨɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɨɜ (7.19) ɞɥɹ ɝɢɪɨɫɤɨɩɚ ɩɨɥɭɱɢɦ:

M >ȍL@ J z >ȍȦ@. (7.23)

Ɂɚɦɟɬɢɦ, ɱɬɨ ɦɨɦɟɧɬ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬ ɭɝɥɨɜɭɸ ɫɤɨɪɨɫɬɶ, ɚ ɧɟ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ ɩɪɟɰɟɫɫɢɢ, ɬ.ɟ. ɩɪɟɰɟɫɫɢɨɧɧɨɟ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɛɟɡɢɧɟɪɰɢɨɧɧɵɦ!

Ƚɢɪɨɫɤɨɩɢɱɟɫɤɢɟ ɫɢɥɵ – ɫɢɥɵ, ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɟ ɧɚ ɤɪɟɩɥɟɧɢɟ (ɪɚɦɤɭ, ɩɨɞɲɢɩɧɢɤ, ɪɭɤɢ ɷɤɫɩɟɪɢɦɟɧɬɚɬɨɪɚ ɢ ɬ.ɞ.) ɧɟɫɜɨɛɨɞɧɨɝɨ ɝɢɪɨɫɤɨɩɚ ɩɪɢ ɜɵɧɭɠɞɟɧɧɨɦ ɜɪɚɳɟɧɢɢ ɨɫɢ (ɜɵɧɭɠɞɟɧɧɨɣ ɩɪɟɰɟɫɫɢɢ) ɝɢɪɨɫɤɨɩɚ.

Ƚɥɚɜɚ 7. Ɂɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɢ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ

237

ȼ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɢ ɫ ɬɪɟɬɶɢɦ ɡɚɤɨɧɨɦ ɇɶɸɬɨɧɚ ɧɚ ɤɪɟɩɥɟɧɢɟ

ɞɟɣɫɬɜɭɟɬ ɦɨɦɟɧɬ ɝɢɪɨɫɤɨɩɢɱɟɫɤɢɯ ɫɢɥ:

 

Mɝ M >ȍL@

J z >ȍȦ@.

(7.24)

ɉɪɚɜɢɥɨ ɇ.ȿ. ɀɭɤɨɜɫɤɨɝɨ – ɝɢɪɨɫɤɨɩɢɱɟɫɤɢɟ ɫɢɥɵ ɫɬɪɟɦɹɬɫɹ ɫɨɜɦɟɫɬɢɬɶ ɦɨɦɟɧɬ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɝɢɪɨɫɤɨɩɚ ɫ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɟɦ ɭɝɥɨɜɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɜɵɧɭɠɞɟɧɧɨɝɨ ɩɨɜɨɪɨɬɚ.

7.2. Ɉɫɧɨɜɧɵɟ ɬɢɩɵ ɡɚɞɚɱ ɢ ɦɟɬɨɞɵ ɢɯ ɪɟɲɟɧɢɹ

7.2.1. Ʉɥɚɫɫɢɮɢɤɚɰɢɹ ɡɚɞɚɱ

Ȼɨɥɶɲɢɧɫɬɜɨ ɡɚɞɚɱ, ɨɬɧɨɫɹɳɢɯɫɹ ɤ ɬɟɦɟ "Ɂɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɢ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ. Ƚɢɪɨɫɤɨɩɵ. Ƚɢɪɨɫɤɨɩɢɱɟɫɤɢɟ ɫɢɥɵ" ɦɨɠɧɨ ɭɫɥɨɜɧɨ ɨɬɧɟɫɬɢ ɤ ɫɥɟɞɭɸɳɢɦ ɬɢɩɚɦ ɡɚɞɚɱ ɢɥɢ ɢɯ ɤɨɦɛɢɧɚɰɢɹɦ. Ɂɚɞɚɱɢ ɧɚ

1)ɡɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɢ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɫɢɫɬɟɦɵ (ɜ ɬɨɦ ɱɢɫɥɟ ɜɤɥɸɱɚɸɳɟɣ ɜ ɫɟɛɹ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɬɜɟɪɞɵɟ ɬɟɥɚ),

2)ɝɢɪɨɫɤɨɩɵ ɢ ɝɢɪɨɫɤɨɩɢɱɟɫɤɢɟ ɫɢɥɵ.

7.2.2.Ɉɛɳɚɹ ɫɯɟɦɚ ɪɟɲɟɧɢɹ ɡɚɞɚɱ

I.Ɉɩɪɟɞɟɥɢɬɶɫɹ ɫ ɦɨɞɟɥɹɦɢ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɵɯ ɨɛɴɟɤɬɨɜ ɢ ɹɜɥɟɧɢɣ.

1. ɇɚɪɢɫɨɜɚɬɶ ɱɟɪɬɟɠ, ɧɚ ɤɨɬɨɪɨɦ ɢɡɨɛɪɚɡɢɬɶ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɟɦɵɟ ɬɟɥɚ.

2. ȼɵɛɪɚɬɶ ɫɢɫɬɟɦɭ ɨɬɫɱɟɬɚ (ɢɡ ɫɨɨɛɪɚɠɟɧɢɣ ɭɞɨɛɫɬɜɚ), ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɤɨɬɨɪɨɣ ɛɭɞɭɬ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɬɶɫɹ ɡɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ (ɢɡɦɟɧɟɧɢɹ) ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɢ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ, ɢɡɨɛɪɚɡɢɬɶ ɧɚ ɱɟɪɬɟɠɟ ɟɟ ɫɢɫɬɟɦɭ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ, ɚ ɬɚɤɠɟ ɬɨɱɤɭ (ɨɫɶ), ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɤɨɬɨɪɨɣ ɡɚɩɢɫɵɜɚɸɬɫɹ ɦɨɦɟɧɬɵ ɢɦɩɭɥɶɫɨɜ ɢ ɫɢɥ.

3. ɂɡɨɛɪɚɡɢɬɶ ɢ ɨɛɨɡɧɚɱɢɬɶ ɫɢɥɵ ɢ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɵɟ ɤɢɧɟɦɚɬɢɱɟɫɤɢɟ ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɫɬɢɤɢ ɫɢɫɬɟɦɵ.

4. ȼɵɛɪɚɬɶ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ ɢ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɟɦɵɣ ɢɧɬɟɪɜɚɥ (ɧɚɱɚɥɶɧɵɣ ɢ ɤɨɧɟɱɧɵɣ ɦɨɦɟɧɬɵ) ɜɪɟɦɟɧɢ.

5. ȼɵɛɪɚɬɶ ɦɨɞɟɥɢ ɬɟɥ (ɟɫɥɢ ɷɬɨ ɧɟ ɫɞɟɥɚɧɨ ɜ ɭɫɥɨɜɢɢ ɡɚɞɚɱɢ)

ɢɪɚɫɫɦɨɬɪɟɬɶ ɨɫɨɛɟɧɧɨɫɬɢ ɢɯ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɧɚ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɟ-

238

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

ɦɵɯ ɢɧɬɟɪɜɚɥɚɯ ɜɪɟɦɟɧɢ (ɧɟɩɨɫɪɟɞɫɬɜɟɧɧɨ ɩɟɪɟɞ ɫɨɭɞɚɪɟɧɢɟɦ, ɫɪɚɡɭ ɩɨɫɥɟ ɫɨɭɞɚɪɟɧɢɹ, ɢ ɬ.ɞ.).

6.ɉɪɨɜɟɫɬɢ ɚɧɚɥɢɡ ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɯ ɧɚ ɬɟɥɚ ɫɢɫɬɟɦɵ ɫɢɥ ɢ ɢɯ ɦɨɦɟɧɬɨɜ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɜɵɛɪɚɧɧɨɣ ɬɨɱɤɢ (ɨɫɢ) ɜɪɚɳɟɧɢɹ.

II.Ɂɚɩɢɫɚɬɶ ɩɨɥɧɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ ɩɨ ɨɬɧɨɲɟɧɢɸ ɤ ɢɫɤɨɦɵɦ ɜɟɥɢɱɢɧɚɦ.

1.ȼɵɛɪɚɬɶ ɡɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ (ɢɡɦɟɧɟɧɢɹ) ɢ ɡɚɩɢɫɚɬɶ ɢɯ ɜ ɜɵɛɪɚɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɟ ɨɬɫɱɟɬɚ ɞɥɹ ɜɵɛɪɚɧɧɨɣ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɢ ɜɵɛɪɚɧɧɵɯ ɢɧɬɟɪɜɚɥɨɜ ɜɪɟɦɟɧɢ ɜ ɪɚɦɤɚɯ ɜɵɛɪɚɧɧɨɣ ɦɨɞɟɥɢ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɬɟɥ ɫɢɫɬɟɦɵ.

2.Ɂɚɩɢɫɚɬɶ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ ɞɥɹ ɦɨɦɟɧɬɨɜ ɫɢɥ, ɦɨɦɟɧɬɨɜ ɢɧɟɪɰɢɢ ɢ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɬɟɥ ɢ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ ɫɢɫɬɟɦɵ ɬɟɥ ɫ ɭɱɟɬɨɦ ɯɚɪɚɤɬɟɪɚ ɢɯ ɞɜɢɠɟɧɢɹ.

3.Ɂɚɩɢɫɚɬɶ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɤɢɧɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɣ ɫɜɹɡɢ.

4.ɂɫɩɨɥɶɡɨɜɚɬɶ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɵ ɪɚɧɟɟ ɪɟɲɟɧɧɵɯ ɡɚɞɚɱ ɢ ɨɫɨɛɵɟ ɭɫɥɨɜɢɹ ɡɚɞɚɱɢ.

III.ɉɨɥɭɱɢɬɶ ɢɫɤɨɦɵɣ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬ ɜ ɚɧɚɥɢɬɢɱɟɫɤɨɦ ɢ ɱɢɫɥɟɧɧɨɦ ɜɢɞɚɯ.

1.Ɋɟɲɢɬɶ ɫɢɫɬɟɦɭ ɩɨɥɭɱɟɧɧɵɯ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ.

2.ɉɪɨɜɟɫɬɢ ɚɧɚɥɢɡ ɪɟɲɟɧɢɹ (ɩɪɨɜɟɪɢɬɶ ɪɚɡɦɟɪɧɨɫɬɶ ɢ ɥɢɲɧɢɟ ɤɨɪɧɢ, ɪɚɫɫɦɨɬɪɟɬɶ ɯɚɪɚɤɬɟɪɧɵɟ ɫɥɭɱɚɢ, ɭɫɬɚɧɨɜɢɬɶ ɨɛɥɚɫɬɶ ɩɪɢɦɟɧɢɦɨɫɬɢ).

3.ɉɨɥɭɱɢɬɶ ɱɢɫɥɟɧɧɵɣ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬ.

7.3.ɉɪɢɦɟɪɵ ɪɟɲɟɧɢɹ ɡɚɞɚɱ

7.3.1. Ɂɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɢ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ

Ɂɚɞɚɱɚ 7.1

ȼɨɤɪɭɝ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɨɣ ɨɫɢ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɟɣ ɱɟɪɟɡ ɬɨɱɤɭ ɡɚɤɪɟɩɥɟɧɢɹ ɦɚɬɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɦɚɹɬɧɢɤɚ ɦɚɫɫɨɣ m ɢ ɞɥɢɧɨɣ l, ɦɨɠɟɬ ɜɪɚɳɚɬɶɫɹ ɛɟɡ ɬɪɟɧɢɹ ɨɞɧɨɪɨɞɧɵɣ ɫɬɟɪɠɟɧɶ ɦɚɫɫɨɣ M ɢ ɞɥɢɧɨɣ L t l, ɲɚɪɧɢɪɧɨ ɡɚɤɪɟɩɥɟɧɧɵɣ ɜ ɬɨɣ ɠɟ ɬɨɱɤɟ (ɫɦ. ɪɢɫ. 7.2). Ɇɚɹɬɧɢɤ ɨɬɩɭɫɤɚɸɬ ɢɡ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɨɝɨ ɩɨɥɨɠɟɧɢɹ. ɇɚɣɬɢ ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɵɣ ɭɝɨɥ ɨɬɤɥɨɧɟɧɢɹ ɫɬɟɪɠɧɹ Dmax ɩɨɫɥɟ ɚɛɫɨɥɸɬɧɨ ɭɩɪɭɝɨɝɨ ɫɨɭɞɚɪɟɧɢɹ c ɦɚɹɬɧɢɤɨɦ.

Ƚɥɚɜɚ 7. Ɂɚɤɨɧɵ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɢ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ

 

239

Ɋɟɲɟɧɢɟ

 

 

 

 

 

 

 

I. ȼɵɛɟɪɟɦ ɥɚɛɨɪɚɬɨɪɧɭɸ ɢɧɟɪɰɢ-

 

 

 

 

 

l

m

 

 

 

S/2

ɚɥɶɧɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ ɨɬɫɱɟɬɚ, ɠɟɫɬɤɨ ɫɜɹɡɚɧ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɧɭɸ ɫ ɬɨɱɤɨɣ ɩɨɞɜɟɫɚ ɦɚɬɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ

 

 

 

 

 

 

 

ɦɚɹɬɧɢɤɚ ɢ ɫɬɟɪɠɧɹ. ɇɚɩɪɚɜɢɦ ɝɨɪɢɡɨɧ-

M, L

 

 

 

 

 

ɬɚɥɶɧɭɸ ɨɫɶ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɡɚ ɩɥɨɫɤɨɫɬɶ ɱɟɪ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɬɟɠɚ (ɫɦ. ɪɢɫ. 7.2).

 

 

 

 

 

 

 

ȼɵɛɟɪɟɦ ɱɟɬɵɪɟ ɦɨɦɟɧɬɚ ɜɪɟɦɟɧɢ:

 

 

Ɋɢɫ. 7.2

 

 

t1 – ɦɨɦɟɧɬ ɧɚɱɚɥɚ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɦɚɬɟɦɚɬɢɱɟ-

ɫɤɨɝɨ ɦɚɹɬɧɢɤɚ, t2 – ɦɨɦɟɧɬ ɧɟɩɨɫɪɟɞɫɬɜɟɧɧɨ ɩɟɪɟɞ ɫɨɭɞɚɪɟɧɢɟɦ ɦɚɹɬɧɢɤɚ ɫɨ ɫɬɟɪɠɧɟɦ, t3 – ɦɨɦɟɧɬ ɫɪɚɡɭ ɩɨɫɥɟ ɫɨɭɞɚɪɟɧɢɹ, t4 – ɦɨɦɟɧɬ, ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɢɣ ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɨɦɭ ɨɬɤɥɨɧɟɧɢɸ ɫɬɟɪɠɧɹ. ȼ ɬɟɱɟɧɢɟ ɜɪɟɦɟɧɧɨɝɨ ɢɧɬɟɪɜɚɥɚ (t1, t2) ɫɨɯɪɚɧɹɟɬɫɹ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɦɚɬɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɦɚɹɬɧɢɤɚ. ȼ ɩɪɨɦɟɠɭɬɤɟ ɜɪɟɦɟɧɢ (t2, t3) ɫɨɯɪɚɧɹɸɬɫɹ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɢ ɦɨɦɟɧɬ ɢɦɩɭɥɶɫɚ ɫɢɫɬɟɦɵ ɬɟɥ «ɦɚɹɬɧɢɤ + ɫɬɟɪɠɟɧɶ». ɂɦɩɭɥɶɫ ɫɢɫɬɟɦɵ ɬɟɥ ɜ ɷɬɨɦ ɩɪɨɦɟɠɭɬɤɟ ɧɟ ɫɨɯɪɚɧɹɟɬɫɹ, ɩɨɫɤɨɥɶɤɭ ɜ ɬɨɱɤɟ ɩɨɞɜɟɫɚ ɫɬɟɪɠɧɹ ɜɨ ɜɪɟɦɹ ɫɨɭɞɚɪɟɧɢɹ ɜɨɡɧɢɤɚɸɬ ɞɨɩɨɥɧɢɬɟɥɶɧɵɟ ɫɢɥɵ, ɢɦɩɭɥɶɫ ɤɨɬɨɪɵɯ ɨɬɥɢɱɟɧ ɨɬ ɧɭɥɹ. ȼ ɩɪɨɦɟɠɭɬɤɟ ɜɪɟɦɟɧɢ (t3, t4) ɫɨɯɪɚɧɹɟɬɫɹ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɫɬɟɪɠɧɹ ɜɫɥɟɞɫɬɜɢɟ ɨɬɫɭɬɫɬɜɢɹ ɫɢɥ ɬɪɟɧɢɹ.

ɉɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɵɟ ɷɧɟɪɝɢɢ ɦɚɬɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɦɚɹɬɧɢɤɚ ɢ ɫɬɟɪɠɧɹ ɛɭɞɟɦ ɫɱɢɬɚɬɶ ɪɚɜɧɵɦɢ ɧɭɥɸ ɩɪɢ ɢɯ ɜɟɪɬɢɤɚɥɶɧɨɣ ɨɪɢɟɧɬɚɰɢɢ.

II. Ɂɚɩɢɲɟɦ ɡɚɤɨɧ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ (7.17) ɞɥɹ ɦɚɬɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɦɚɹɬɧɢɤɚ ɧɚ ɢɧɬɟɪɜɚɥɟ ɜɪɟɦɟɧɢ (t1, t2):

mgl

J Z

2

 

 

1 1

 

.

(7.25)

2

 

 

 

 

 

Ɂɞɟɫɶ mgl – ɩɨɬɟɧɰɢɚɥɶɧɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɦɚɹɬɧɢɤɚ ɜ ɟɝɨ ɢɫɯɨɞɧɨɦ ɝɨɪɢ-

ɡɨɧɬɚɥɶɧɨɦ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ (ɜ ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢ t1),

J Z 2

– ɤɢɧɟɬɢɱɟ-

1

1

 

2

 

 

 

ɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɦɚɹɬɧɢɤɚ ɧɟɩɨɫɪɟɞɫɬɜɟɧɧɨ ɩɟɪɟɞ ɫɨɭɞɚɪɟɧɢɟɦ (ɜ ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢ t2), J1 – ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ ɦɚɹɬɧɢɤɚ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɨɫɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ, Z1 – ɟɝɨ ɭɝɥɨɜɚɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɩɟɪɟɞ ɫɨɭɞɚɪɟɧɢɟɦ.

Ⱦɥɹ ɜɪɟɦɟɧɧɨɝɨ ɢɧɬɟɪɜɚɥɚ (t2, t3) ɡɚɤɨɧ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɨɦɟɧɬɚ ɢɦɩɭɥɶɫɚ (7.4) ɢ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ (7.17) ɞɥɹ ɫɢɫɬɟɦɵ ɬɟɥ «ɦɚ-

ɹɬɧɢɤ + ɫɬɟɪɠɟɧɶ» ɢɦɟɸɬ ɜɢɞ:

 

J1Z1 J2Z2 J1Z3 ,

(7.26)

240

 

 

 

 

 

 

 

 

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

 

J Z 2

 

J Z

2

 

J Z

2

 

 

 

1 1

 

2 2

 

 

1 3

 

,

(7.27)

2

2

 

2

 

 

 

 

 

 

ɝɞɟ J2 – ɦɨɦɟɧɬ ɢɧɟɪɰɢɢ ɫɬɟɪɠɧɹ, Z2 ɢ Z3 – ɭɝɥɨɜɵɟ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɫɬɟɪɠɧɹ ɢ ɦɚɹɬɧɢɤɚ ɫɪɚɡɭ ɩɨɫɥɟ ɫɨɭɞɚɪɟɧɢɹ.

Ɂɚɩɢɲɟɦ ɬɚɤɠɟ ɡɚɤɨɧ ɫɨɯɪɚɧɟɧɢɹ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɨɣ ɷɧɟɪɝɢɢ

(7.17) ɞɥɹ ɫɬɟɪɠɧɹ ɧɚ ɢɧɬɟɪɜɚɥɟ ɜɪɟɦɟɧɢ (t3, t4):

 

 

J Z 2

MgL

1

 

.

 

 

2

2

 

 

cosDmax

(7.28)

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

Ɇɨɦɟɧɬɵ ɢɧɟɪɰɢɢ ɦɚɹɬɧɢɤɚ J1 ɢ ɫɬɟɪɠɧɹ J 2

ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ

ɜɵɛɪɚɧɧɨɣ ɨɫɢ ɜɪɚɳɟɧɢɹ ɪɚɜɧɵ:

 

 

J1

ml 2 ,

 

 

 

(7.29)

 

J2

 

1

ML2 .

 

 

 

(7.30)

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

III. Ɋɟɲɚɹ ɫɢɫɬɟɦɭ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ (7.25) – (7.30) ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɢɫ-

ɤɨɦɨɝɨ ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɨɝɨ ɭɝɥɚ ɨɬɤɥɨɧɟɧɢɹ ɫɬɟɪɠɧɹ, ɩɨɥɭɱɚɟɦ:

 

 

 

§

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

·

 

 

 

 

¨

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¸

 

 

 

 

¨

 

 

 

 

 

 

24

 

 

 

 

¸

 

 

Dmax

¨

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L ¸

 

 

arccos 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

(7.32)

 

 

 

 

M §

L ·2

·2

l ¸

 

 

¨

 

 

§

 

 

 

 

 

 

 

¨

 

 

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3

 

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¸

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¨

 

 

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m ©

l ¹

¸

 

¸

 

 

 

 

©

 

 

©

 

 

 

 

 

 

 

¹

 

¹

 

 

ɉɨɫɤɨɥɶɤɭ Dmax

 

ɧɟ ɦɨɠɟɬ ɩɪɟɜɵɲɚɬɶ S / 2 , ɬɨ ɧɚ ɫɨɨɬɧɨɲɟ-

ɧɢɹ ɦɚɫɫ M / m ɢ ɞɥɢɧ

 

L / l ɫɬɟɪɠɧɹ ɢ ɦɚɬɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɦɚɹɬɧɢɤɚ

ɧɚɤɥɚɞɵɜɚɟɬɫɹ ɭɫɥɨɜɢɟ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

 

 

L

1 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7.33)

§

2 ·2

 

 

l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

¨3 ¨ ¸ ¸

¨m © l ¹ ¸ © ¹M § L ·

ɩɪɢ ɧɚɪɭɲɟɧɢɢ ɤɨɬɨɪɨɝɨ ɫɬɟɪɠɟɧɶ ɭɞɚɪɢɬɫɹ ɨ ɩɨɬɨɥɨɤ.

ɇɚ ɪɢɫ. 7.3 ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɵ ɨɛɥɚɫɬɢ ɡɧɚɱɟɧɢɣ ɨɬɧɨɲɟɧɢɣ ɞɥɢɧ ɢ ɦɚɫɫ ɦɚɹɬɧɢɤɚ ɢ ɫɬɟɪɠɧɹ, ɩɪɢ ɤɨɬɨɪɵɯ ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɵɣ ɭɝɨɥ ɨɬɤɥɨɧɟɧɢɹ ɫɬɟɪɠɧɹ ɜ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ ɫɨɭɞɚɪɟɧɢɹ ɫ ɦɚɬɟɦɚɬɢɱɟɫɤɢɦ ɦɚɹɬɧɢɤɨɦ ɦɟɧɶɲɟ ɢɥɢ ɪɚɜɟɧ S / 2 . Ʉɪɢɜɚɹ, ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɧɚɹ ɧɚ ɪɢɫ. 7.3 ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɟɬ ɡɧɚɱɟɧɢɹɦ ɨɬɧɨɲɟɧɢɣ ɞɥɢɧ l / L ɢ ɦɚɫɫ m / M ɦɚɹɬɧɢɤɚ ɢ ɫɬɟɪɠɧɹ, ɩɪɢ ɤɨɬɨɪɵɯ ɫɬɟɪɠɟɧɶ ɩɪɢɧɢɦɚɟɬ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɨɟ ɩɨɥɨɠɟɧɢɟ, ɧɟ ɫɨɭɞɚɪɹɹɫɶ ɫ ɩɨɬɨɥɤɨɦ. Ɉɛɥɚɫɬɶ ɡɧɚɱɟɧɢɣ ɨɬɧɨɲɟ-