Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Механика.Методика решения задач

.pdf
Скачиваний:
16
Добавлен:
11.04.2015
Размер:
4.96 Mб
Скачать

ȽɅȺȼȺ 8. ɋɜɨɛɨɞɧɵɟ ɢ ɜɵɧɭɠɞɟɧɧɵɟ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ

 

 

321

Ɋɟɲɟɧɢɟ ɷɬɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ:

 

 

 

 

 

z

 

Acos(Z0t M0 ) ,

 

 

 

 

(8.229)

ɝɞɟ ɭɝɥɨɜɚɹ ɱɚɫɬɨɬɚ Z0

ɝɚɪɦɨɧɢɱɟɫɤɢɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɪɚɜɧɚ

 

 

Z0

2k ,

 

 

 

 

 

 

 

 

(8.230)

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɚ ɚɦɩɥɢɬɭɞɚ A ɢ ɧɚɱɚɥɶɧɚɹ ɮɚɡɚ M0

ɨɩɪɟɞɟɥɹɸɬɫɹ ɧɚɱɚɥɶɧɵɦɢ ɭɫ-

ɥɨɜɢɹɦɢ, ɡɚɞɚɧɧɵɦɢ ɜ ɡɚɞɚɱɟ:

 

 

 

 

 

x

(t

0)

l0 ,

x

2

(t

0) l0 ,

 

 

 

(8.231)

 

1

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

(t

 

 

(t

 

 

 

 

 

 

 

 

0)

0

 

 

0)

0 .

 

 

 

(8.232)

 

x1

, x2

 

 

 

 

 

ȼ ɪɟɡɭɥɶɬɚɬɟ ɪɟɲɟɧɢɹ ɫɢɫɬɟɦɵ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ (8.224), (8.227),

(8.231) ɢ (8.232) ɩɨɥɭɱɚɟɦ ɡɚɤɨɧ ɢɡɦɟɧɟɧɢɹ ɞɥɢɧɵ ɩɪɭɠɢɧɤɢ:

 

l(t)

F

(1 cosZ0t) l0 .

 

 

 

(8.233)

 

 

 

2k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɇɚ ɪɢɫ. 8.35 ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɚ

 

l(t)

 

 

ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶ ɞɥɢɧɵ ɩɪɭɠɢɧɤɢ ɨɬ

 

 

 

ɜɪɟɦɟɧɢ l(t). Ʉɚɤ ɜɢɞɢɦ, ɩɪɭ-

 

F

 

 

ɠɢɧɤɚ ɜ ɩɪɨɰɟɫɫɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɲɚ- l

 

 

 

ɪɢɤɨɜ ɧɚɯɨɞɢɬɫɹ

ɜ

 

 

 

0

k

 

 

ɪɚɫɬɹɧɭɬɨɦ

 

 

 

ɫɨɫɬɨɹɧɢɢ, ɩɟɪɢɨɞɢɱɟɫɤɢ

ɦɟɧɹɹ

 

 

 

 

ɫɜɨɸ ɞɥɢɧɭ ɩɨ ɝɚɪɦɨɧɢɱɟɫɤɨɦɭ

 

l0

 

 

ɡɚɤɨɧɭ ɨɬ

l0

(ɞɥɢɧɵ ɧɟɪɚɫɬɹɧɭ-

 

 

 

 

ɬɨɣ

ɩɪɭɠɢɧɤɢ)

ɞɨ

 

ɡɧɚɱɟɧɢɹ

 

0

T0

t

 

F .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

l0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɋɢɫ. 8.35

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɋɥɨɠɟɧɢɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ (8.222) ɢ (8.223) ɫ ɭɱɟɬɨɦ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ ɞɥɹ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ (8.225) ɞɚɟɬ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɥɹ ɭɫɤɨɪɟɧɢɹ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ:

x

F

.

(8.234)

 

ɰɦ

2m

 

 

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ ɷɬɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɫ ɭɱɟɬɨɦ ɧɚɱɚɥɶɧɵɯ ɭɫɥɨɜɢɣ (8.231), (8.232) ɢɦɟɟɬ ɜɢɞ:

x (t)

Ft 2

 

 

.

(8.235)

 

ɰɦ

4m

 

 

 

322

 

 

 

 

 

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

 

ɉɟɪɟɯɨɞɹ ɨɬ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ l(t) ɢ xɰɦ (t)

ɤ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɚɦ ɲɚɪɢ-

ɤɨɜ ɫ ɩɨɦɨɳɶɸ (8.224) ɢ (8.225) ɢɡ (8.233) ɢ (8.235) ɩɨɥɭɱɚɟɦ ɡɚɤɨ-

ɧɵ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɲɚɪɢɤɨɜ:

 

t 2

 

l0 ,

 

 

x1 (t)

xɰɦ (t) l(t)

F

1 cos(Z0t)

(8.236)

 

 

 

 

2

4m

 

 

2

 

 

x2 (t)

xɰɦ (t) l(t)

F

t 2

1 cos(Z0t) l0 .

(8.237)

 

 

 

 

2

4m

 

 

2

 

 

ɇɚ ɪɢɫ. 8.36 ɢɡɨɛɪɚɠɟ-

x(t)

 

 

ɧɵ

ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ

ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ

 

x2 (t)

ɲɚɪɢɤɨɜ ɨɬ ɜɪɟɦɟɧɢ. Ʉɚɤ ɜɢ-

 

 

 

 

 

ɞɢɦ, ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɲɚɪɢɤɨɜ ɹɜɥɹ-

 

 

 

ɟɬɫɹ

ɫɭɩɟɪɩɨɡɢɰɢɟɣ ɪɚɜɧɨɭɫ-

 

 

x1 (t)

ɤɨɪɟɧɧɨɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɫ ɭɫɤɨ-

 

 

ɪɟɧɢɟɦ ɰɟɧɬɪɚ ɦɚɫɫ ɫɢɫɬɟɦɵ

 

 

 

xɰɦ

F

ɢ

ɤɨɥɟɛɚɬɟɥɶɧɨɝɨ

l0 / 2

 

 

2m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɞɜɢɠɟɧɢɹ

 

ɫ

ɱɚɫɬɨɬɨɣ

0

 

 

 

2k

 

 

 

 

 

 

 

Z0

, ɩɪɢ ɷɬɨɦ ɤɨɥɟɛɚ-

l0 / 2

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

ɧɢɹ

ɲɚɪɢɤɨɜ ɩɪɨɢɫɯɨɞɹɬ ɜ

 

 

 

ɩɪɨɬɢɜɨɮɚɡɟ.

 

 

 

0

T0

t

 

Ɂɚɦɟɬɢɦ, ɱɬɨ, ɟɫɥɢ ɩɪɢ-

 

Ɋɢɫ. 8.36

 

ɥɨɠɢɬɶ ɫɢɥɭ F ɤ ɡɚɞɧɟɦɭ ɩɨ

 

 

 

 

 

ɨɬɧɨɲɟɧɢɸ ɤ ɟɟ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɸ ɲɚɪɢɤɭ, ɬɨ ɩɪɭɠɢɧɤɚ ɜ ɩɪɨɰɟɫɫɟ

ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɲɚɪɢɤɨɜ ɧɚɯɨɞɢɬɫɹ ɜ ɫɠɚɬɨɦ ɫɨɫɬɨɹɧɢɢ, ɩɟɪɢɨɞɢɱɟɫɤɢ

ɦɟɧɹɹ ɫɜɨɸ ɞɥɢɧɭ ɩɨ ɝɚɪɦɨɧɢɱɟɫɤɨɦɭ ɡɚɤɨɧɭ ɨɬ l0

ɞɨ ɡɧɚɱɟɧɢɹ

l0

F .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.4. Ɂɚɞɚɱɢ ɞɥɹ ɫɚɦɨɫɬɨɹɬɟɥɶɧɨɝɨ ɪɟɲɟɧɢɹ

Ɂɚɞɚɱɚ 1

ȼ ɛɨɱɤɟ ɫ ɠɢɞɤɨɫɬɶɸ ɩɥɨɬɧɨɫɬɶɸ U ɜ ɜɟɪɬɢɤɚɥɶɧɨɦ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ ɩɥɚɜɚɟɬ ɩɪɨɛɢɪɤɚ ɦɚɫɫɨɣ Ɇ. ȼ ɩɪɨɛɢɪɤɭ ɩɚɞɚɟɬ ɤɭɫɨɱɟɤ ɩɥɚɫɬɢɥɢɧɚ ɦɚɫɫɨɣ ò . ɉɪɨɥɟɬɟɜ ɩɨ ɜɟɪɬɢɤɚɥɢ ɪɚɫɫɬɨɹɧɢɟ h , ɨɧ ɩɪɢɥɢɩɚɟɬ ɤ ɞɧɭ ɩɪɨɛɢɪɤɢ. ɉɪɟɧɟɛɪɟɝɚɹ ɬɪɟɧɢɟɦ, ɧɚɣɬɢ ɚɦɩɥɢɬɭɞɭ

ȽɅȺȼȺ 8. ɋɜɨɛɨɞɧɵɟ ɢ ɜɵɧɭɠɞɟɧɧɵɟ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ

323

ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɩɪɨɛɢɪɤɢ, ɟɫɥɢ ɩɥɨɳɚɞɶ ɟɟ ɩɨɩɟɪɟɱɧɨɝɨ ɫɟɱɟɧɢɹ ɪɚɜɧɚ

S .

 

 

 

 

 

 

Ɉɬɜɟɬ: A

m §

m

 

2mh

·

 

¨

 

 

 

¸ .

 

 

 

 

¨

US

 

 

¸

 

US ©

 

M m ¹

Ɂɚɞɚɱɚ 2

ɇɚ ɬɟɥɟɠɤɟ ɦɚɫɫɨɣ Ɇ ɡɚɤɪɟɩɥɟɧ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɵɣ ɫɬɟɪɠɟɧɶ, ɩɨ ɤɨɬɨɪɨɦɭ ɦɨɠɟɬ ɛɟɡ ɬɪɟɧɢɹ ɫɤɨɥɶɡɢɬɶ ɦɭɮɬɚ ɦɚɫɫɨɣ ɬ. Ⱦɜɟ ɩɪɭɠɢɧɵ, ɧɚɞɟɬɵɟ ɧɚ ɫɬɟɪɠɟɧɶ, ɨɞɧɢɦ ɤɨɧɰɨɦ ɩɪɢɤɪɟɩɥɟɧɵ ɤ ɦɭɮɬɟ, ɚ ɞɪɭɝɢɦ – ɤ ɬɟɥɟɠɤɟ. Ɉɛɳɢɣ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɠɟɫɬɤɨɫɬɢ ɩɪɭɠɢɧ ɪɚɜɟɧ k. ȼ ɫɨɫɬɨɹɧɢɢ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ ɰɟɧɬɪɵ ɦɚɫɫ ɦɭɮɬɵ ɢ ɬɟɥɟɠɤɢ ɧɚɯɨɞɹɬɫɹ ɧɚ ɨɞɧɨɣ ɜɟɪɬɢɤɚɥɢ. Ɇɭɮɬɭ ɫɦɟɳɚɸɬ ɨɬ ɩɨɥɨɠɟɧɢɹ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ ɧɚ ɧɟɛɨɥɶɲɨɟ ɪɚɫɫɬɨɹɧɢɟ l ɢ ɨɬɩɭɫɤɚɸɬ ɫ ɧɭɥɟɜɨɣ ɧɚɱɚɥɶɧɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ. Ɉɩɪɟɞɟɥɢɬɶ ɱɚɫɬɨɬɭ Z ɢ ɚɦɩɥɢɬɭɞɵ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɦɭɮɬɵ Aɦ ɢ ɬɟɥɟɠɤɢ Aɬ. Ɍɪɟɧɢɟɦ ɩɪɟɧɟɛɪɟɱɶ.

Ɉɬɜɟɬ: Z

k(m M )

, A

l

M

, A

l

m

.

 

mM

ɦ

 

m M

ɬ

 

m M

 

 

 

 

 

Ɂɚɞɚɱɚ 3

ȼ ɫɩɥɨɲɧɨɦ ɰɢɥɢɧɞɪɟ ɪɚɞɢɭɫɨɦ R ɫɞɟɥɚɧɚ ɰɢɥɢɧɞɪɢɱɟɫɤɚɹ ɩɨɥɨɫɬɶ ɪɚɞɢɭɫɨɦ R/2 ɫ ɨɫɶɸ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɟɣ ɱɟɪɟɡ ɫɟɪɟɞɢɧɭ ɪɚɞɢɭɫɚ ɰɢɥɢɧɞɪɚ ɩɚɪɚɥɥɟɥɶɧɨ ɟɝɨ ɨɫɢ. Ɉɩɪɟɞɟɥɢɬɶ ɩɟɪɢɨɞ ɦɚɥɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ, ɤɨɬɨɪɵɟ ɜɨɡɧɢɤɧɭɬ, ɟɫɥɢ ɩɨɥɨɠɢɬɶ ɰɢɥɢɧɞɪ ɧɚ ɲɟɪɨɯɨɜɚɬɭɸ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɭɸ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɶ ɢ ɜɵɜɟɫɬɢ ɟɝɨ ɢɡ ɫɨɫɬɨɹɧɢɹ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ.

Ɉɬɜɟɬ: T

S

29R

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

g

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɂɚɞɚɱɚ 4

 

 

 

 

 

Ɉɞɧɨɪɨɞɧɵɣ ɫɬɟɪɠɟɧɶ ɦɚɫɫɨɣ m ɫɨɜɟɪɲɚɟɬ ɦɚɥɵɟ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ

ɜɨɤɪɭɝ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɨɣ ɨɫɢ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɟɣ

 

 

 

 

 

ɱɟɪɟɡ ɬɨɱɤɭ Ɉ. ɉɪɚɜɵɣ ɤɨɧɟɰ ɫɬɟɪɠɧɹ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɩɨɞɜɟɲɟɧ ɧɚ ɧɟɜɟɫɨɦɨɣ ɩɪɭɠɢɧɟ ɠɟɫɬ-

 

 

 

k

ɤɨɫɬɶɸ k

(ɫɦ. ɪɢɫ.). ɇɚɣɬɢ ɩɟɪɢɨɞ ɤɨɥɟ-

 

 

m

 

 

 

 

 

ɛɚɧɢɣ ɫɬɟɪɠɧɹ, ɟɫɥɢ ɜ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ ɪɚɜɧɨ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɜɟɫɢɹ ɨɧ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɟɧ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

324

 

 

 

 

 

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

Ɉɬɜɟɬ: T 2S

m

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɂɚɞɚɱɚ 5

 

 

 

 

 

 

ɇɚɣɬɢ ɱɚɫɬɨɬɭ ɦɚɥɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɬɨɧɤɨɝɨ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɝɨ ɫɬɟɪɠɧɹ ɦɚɫɫɨɣ m ɢ ɞɥɢɧɨɣ l ɜɨ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɤɪɭɝ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɨɣ ɨɫɢ, ɩɪɨɯɨɞɹɳɟɣ ɱɟɪɟɡ ɬɨɱ-

 

 

 

 

 

 

ɤɭ Ɉ (ɫɦ. ɪɢɫ.). ɀɟɫɬɤɨɫɬɶ ɩɪɭɠɢɧɵ ɪɚɜɧɚ k , ɟɟ

 

 

 

 

m

ɦɚɫɫɚ ɩɪɟɧɟɛɪɟɠɢɦɨ ɦɚɥɚ. ȼ ɩɨɥɨɠɟɧɢɢ ɪɚɜɧɨ-

 

 

 

 

ɜɟɫɢɹ ɫɬɟɪɠɟɧɶ ɜɟɪɬɢɤɚɥɟɧ.

 

k

 

 

Ɉɬɜɟɬ: Z

 

 

3g

 

3k

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2l

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

Ɂɚɞɚɱɚ 6

ȼ ɫɩɥɨɲɧɨɦ ɲɚɪɟ ɪɚɞɢɭɫɨɦ R ɫɞɟɥɚɧɚ ɲɚɪɨɨɛɪɚɡɧɚɹ ɩɨɥɨɫɬɶ ɪɚɞɢɭɫɨɦ R/2 ɫ ɰɟɧɬɪɨɦ, ɪɚɫɩɨɥɨɠɟɧɧɵɦ ɜ ɫɟɪɟɞɢɧɟ ɪɚɞɢɭɫɚ ɲɚɪɚ. Ɉɩɪɟɞɟɥɢɬɶ ɩɟɪɢɨɞ ɦɚɥɵɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ, ɤɨɬɨɪɵɟ ɜɨɡɧɢɤɧɭɬ, ɟɫɥɢ ɩɨɥɨɠɢɬɶ ɲɚɪ ɧɚ ɲɟɪɨɯɨɜɚɬɭɸ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɭɸ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɶ ɢ ɜɵɜɟɫɬɢ ɟɝɨ ɢɡ ɫɨɫɬɨɹɧɢɹ ɪɚɜɧɨɜɟɫɢɹ.

Ɉɬɜɟɬ: T 2S 177R . 10g

Ɂɚɞɚɱɚ 7

ɇɚɣɬɢ ɞɨɛɪɨɬɧɨɫɬɶ Q ɦɚɬɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɝɨ ɦɚɹɬɧɢɤɚ ɞɥɢɧɨɣ l = 50 ɫɦ, ɟɫɥɢ ɡɚ ɩɪɨɦɟɠɭɬɨɤ ɜɪɟɦɟɧɢ IJ = 5,2 ɦɢɧ ɟɝɨ ɦɟɯɚɧɢɱɟɫɤɚɹ ɷɧɟɪɝɢɹ ɭɦɟɧɶɲɢɥɚɫɶ ɜ Ș = 4·104 ɪɚɡ.

Ɉɬɜɟɬ: Q #

W

 

g

#1,3 102 .

lnK

 

l

 

 

 

Ɂɚɞɚɱɚ 8

ɉɨɞ ɞɟɣɫɬɜɢɟɦ ɦɨɦɟɧɬɚ ɜɧɟɲɧɢɯ ɫɢɥ M z M 0 cosZt ɬɟɥɨ, ɩɨɞɜɟɲɟɧɧɨɟ ɧɚ ɭɩɪɭɝɨɣ ɧɢɬɢ, ɫɨɜɟɪɲɚɟɬ ɭɫɬɚɧɨɜɢɜɲɢɟɫɹ ɜɵɧɭɠɞɟɧɧɵɟ ɤɪɭɬɢɥɶɧɵɟ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ ɩɨ ɡɚɤɨɧɭ M M0 cos(Zt D) . ɇɚɣɬɢ

ɪɚɛɨɬɭ ɫɢɥ ɬɪɟɧɢɹ, ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɯ ɧɚ ɬɟɥɨ, ɡɚ ɩɟɪɢɨɞ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ.

Ɉɬɜɟɬ: Ⱥɬɪ SM0 Ɇ 0 sin D .

ȽɅȺȼȺ 8. ɋɜɨɛɨɞɧɵɟ ɢ ɜɵɧɭɠɞɟɧɧɵɟ ɤɨɥɟɛɚɧɢɹ

325

Ɂɚɞɚɱɚ 9

ɉɪɢ ɱɚɫɬɨɬɚɯ ɜɵɧɭɠɞɚɸɳɟɣ ɝɚɪɦɨɧɢɱɟɫɤɨɣ ɫɢɥɵ Z1 ɢ Z2

ɚɦɩɥɢɬɭɞɚ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɨɫɰɢɥɥɹɬɨɪɚ ɪɚɜɧɚ ɩɨɥɨɜɢɧɟ ɫɜɨɟɝɨ ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɨɝɨ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɩɪɢ ɪɟɡɨɧɚɧɫɟ. ɇɚɣɬɢ ɱɚɫɬɨɬɭ, ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɭɸ ɪɟɡɨɧɚɧɫɭ ɫɤɨɪɨɫɬɢ.

Ɉɬɜɟɬ: Zɪ Z1Z2 .

Ɂɚɞɚɱɚ 10

ȼ ɭɫɥɨɜɢɹɯ ɩɪɟɞɵɞɭɳɟɣ ɡɚɞɚɱɢ ɨɩɪɟɞɟɥɢɬɶ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɡɚɬɭɯɚɧɢɹ ɢ ɱɚɫɬɨɬɭ ɡɚɬɭɯɚɸɳɢɯ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ.

Ɉɬɜɟɬ: G

 

 

Z1 Z2

 

 

, Z Z Z

2

(Z Z

)2 /12 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

3

1

1

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

326

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

ȽɅȺȼȺ 9 ȻȿȽɍɓɂȿ ɂ ɋɌɈəɑɂȿ ȼɈɅɇɕ.

ɆɈȾɕ ɂ ɇɈɊɆȺɅɖɇɕȿ ɑȺɋɌɈɌɕ

9.1. Ɍɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɢɣ ɦɚɬɟɪɢɚɥ

ȼɨɡɦɭɳɟɧɢɟ – ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟɧɧɨ ɥɨɤɚɥɶɧɨɟ, ɧɟɪɚɜɧɨɜɟɫɧɨɟ ɞɥɹ ɜɫɟɣ ɫɪɟɞɵ ɢɡɦɟɧɟɧɢɟ ɟɟ ɫɨɫɬɨɹɧɢɹ – ɢɡɦɟɧɟɧɢɟ ɮɢɡɢɱɟɫɤɨɣ ɜɟɥɢɱɢɧɵ (ɫɤɚɥɹɪɧɨɣ – [ (t, r) ɢɥɢ ɜɟɤɬɨɪɧɨɣ – ȟ (t, r) ), ɨɩɢɫɵɜɚɸ-

ɳɟɣ ɷɬɨ ɫɨɫɬɨɹɧɢɟ.

ȼɨɥɧɚ – ɩɪɨɰɟɫɫ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɟɧɢɹ ɜɨɡɦɭɳɟɧɢɹ ɜ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬ-

ɜɟ.

ȼɟɤɬɨɪɧɨɟ ɜɨɥɧɨɜɨɟ ɩɨɥɟ ȟ (t, r) – ɜɟɤɬɨɪɧɚɹ ɮɭɧɤɰɢɹ ɜɪɟ-

ɦɟɧɢ t ɢ ɪɚɞɢɭɫ-ɜɟɤɬɨɪɚ ɬɨɱɤɢ ɧɚɛɥɸɞɟɧɢɹ r , ɨɩɢɫɵɜɚɸɳɚɹ ɜɨɡɦɭɳɟɧɢɟ ɫɪɟɞɵ, ɜ ɤɨɬɨɪɨɣ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɹɟɬɫɹ ɜɨɥɧɚ.

ɋɤɚɥɹɪɧɨɟ ɜɨɥɧɨɜɨɟ ɩɨɥɟ [ (t, r) – ɫɤɚɥɹɪɧɚɹ ɮɭɧɤɰɢɹ ɜɪɟ-

ɦɟɧɢ t ɢ ɪɚɞɢɭɫ-ɜɟɤɬɨɪɚ ɬɨɱɤɢ ɧɚɛɥɸɞɟɧɢɹ r , ɨɩɢɫɵɜɚɸɳɚɹ ɜɨɡɦɭɳɟɧɢɟ ɫɪɟɞɵ, ɜ ɤɨɬɨɪɨɣ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɹɟɬɫɹ ɜɨɥɧɚ.

ɋɤɨɪɨɫɬɶ ɜɨɥɧɵ – ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɟɧɢɹ ɜɨɡɦɭɳɟɧɢɹ ɜ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟ.

ɉɪɨɞɨɥɶɧɵɟ ɢ ɩɨɩɟɪɟɱɧɵɟ ɜɨɥɧɵ – ɜɨɥɧɵ, ɜ ɤɨɬɨɪɵɯ ɜɟɤ-

ɬɨɪɧɨɟ ɜɨɥɧɨɜɨɟ ɩɨɥɟ ȟ (t, r) ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɨ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɟɧɧɨ ɜɞɨɥɶ ɢɥɢ

ɩɟɪɩɟɧɞɢɤɭɥɹɪɧɨ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɸ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɟɧɢɹ ɜɨɥɧɵ.

ɍɩɪɭɝɚɹ (ɚɤɭɫɬɢɱɟɫɤɚɹ) ɜɨɥɧɚ – ɜɨɥɧɚ ɭɩɪɭɝɢɯ ɞɟɮɨɪɦɚ-

ɰɢɣ (ɧɚɩɪɹɠɟɧɢɣ, ɞɚɜɥɟɧɢɣ, ɫɦɟɳɟɧɢɣ ɱɚɫɬɢɰ, ɚ ɬɚɤɠɟ ɢɯ ɫɤɨɪɨɫɬɟɣ ɢ ɭɫɤɨɪɟɧɢɣ) ɜ ɫɪɟɞɟ. ɋɤɨɪɨɫɬɶ ɭɩɪɭɝɨɣ ɜɨɥɧɵ, ɤɚɤ ɩɪɚɜɢɥɨ, ɡɧɚɱɢɬɟɥɶɧɨ ɛɨɥɶɲɟ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɱɚɫɬɢɰ ɜ ɫɪɟɞɟ.

9.1.1. ȼɨɥɧɨɜɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ

ȼɟɤɬɨɪɧɨɟ ɜɨɥɧɨɜɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɥɹ ɥɢɧɟɣɧɨɣ, ɢɡɨɬɪɨɩɧɨɣ ɢ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɣ ɫɪɟɞɵ:

 

w2ȟ (t, r)

 

c

2

ǻȟ (t, r) ,

(9.1)

 

 

wt 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɝɞɟ ȟ (t, r)

 

ɜɟɤɬɨɪɧɨɟ ɜɨɥɧɨɜɨɟ ɩɨɥɟ,

ɫ – ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɜɨɥɧɵ,

ǻ

w2

 

 

w2

 

 

 

w

2

 

– ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɣ ɨɩɟɪɚɬɨɪ Ʌɚɩɥɚɫɚ.

wx2

wy2

 

wz 2

 

 

 

 

 

 

Ƚɥɚɜɚ 9. Ȼɟɝɭɳɢɟ ɢ ɫɬɨɹɱɢɟ ɜɨɥɧɵ. Ɇɨɞɵ ɢ ɧɨɪɦɚɥɶɧɵɟ ɱɚɫɬɨɬɵ

327

ɋɤɚɥɹɪɧɨɟ ɜɨɥɧɨɜɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɥɹ ɥɢɧɟɣɧɨɣ, ɢɡɨɬɪɨɩɧɨɣ ɢ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɣ ɫɪɟɞɵ:

w2[(t, r)

c2ǻ[(t, r) ,

(9.2)

wt 2

 

 

ɝɞɟ [(t, r) – ɫɤɚɥɹɪɧɨɟ ɜɨɥɧɨɜɨɟ ɩɨɥɟ (ɜ ɬɨɦ ɱɢɫɥɟ ɢ ɩɪɨɟɤɰɢɹ ɜɟɤ-

ɬɨɪɧɨɝɨ ɜɨɥɧɨɜɨɝɨ ɩɨɥɹ ɧɚ ɨɫɶ ɞɟɤɚɪɬɨɜɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ).

Ɂɚɤɨɧ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɟɧɢɹ (ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ) ɜɨɥɧɵ – ɪɟɲɟɧɢɟ ɜɨɥ-

ɧɨɜɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (9.1) ɢɥɢ (9.2).

ɉɪɢɧɰɢɩ ɫɭɩɟɪɩɨɡɢɰɢɢ ɜɨɥɧɨɜɵɯ ɩɨɥɟɣ – ɜɨɥɧɨɜɨɟ (ɜɟɤ-

ɬɨɪɧɨɟ ɢɥɢ ɫɤɚɥɹɪɧɨɟ) ɩɨɥɟ ɞɥɹ ɫɨɜɨɤɭɩɧɨɫɬɢ ɜɨɥɧ ɪɚɜɧɨ ɫɭɦɦɟ

ɜɨɥɧɨɜɵɯ ɩɨɥɟɣ ɞɥɹ ɤɚɠɞɨɣ ɜɨɥɧɵ ɜ ɨɬɞɟɥɶɧɨɫɬɢ:

 

ȟ

t, r

¦ȟi t, r , [ t, r

¦[i t, r .

(9.3)

 

 

i

i

 

ɋ

ɦɚɬɟɦɚɬɢɱɟɫɤɨɣ ɬɨɱɤɢ ɡɪɟɧɢɹ, ɟɫɥɢ ɩɨɥɹ

ȟi (t, r) (ɢɥɢ

[i (t, r) ) ɹɜɥɹɸɬɫɹ ɪɟɲɟɧɢɹɦɢ ɥɢɧɟɣɧɨɝɨ ɢ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɝɨ ɜɨɥɧɨɜɨɝɨ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (9.1) (ɢɥɢ (9.2)), ɨɩɢɫɵɜɚɸɳɟɝɨ ɜɨɥɧɨɜɨɣ ɩɪɨɰɟɫɫ, ɬɨ ɟɝɨ ɪɟɲɟɧɢɟɦ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɢ ɢɯ ɥɸɛɚɹ ɥɢɧɟɣɧɚɹ ɤɨɦɛɢɧɚɰɢɹ.

ɂɡ ɩɪɢɧɰɢɩɚ ɫɭɩɟɪɩɨɡɢɰɢɢ ɫɥɟɞɭɟɬ, ɱɬɨ ɪɚɡɥɢɱɧɵɟ ɜɨɥɧɵ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɹɸɬɫɹ ɧɟɡɚɜɢɫɢɦɨ ɞɪɭɝ ɨɬ ɞɪɭɝɚ ɜ ɥɢɧɟɣɧɨɣ, ɢɡɨɬɪɨɩɧɨɣ ɢ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɣ ɫɪɟɞɟ. Ⱦɪɭɝɢɦɢ ɫɥɨɜɚɦɢ – ɜɫɹɤɨɟ ɜɨɡɦɭɳɟɧɢɟ, ɫɭɳɟɫɬɜɭɸɳɟɟ ɜ ɥɢɧɟɣɧɨɣ, ɢɡɨɬɪɨɩɧɨɣ ɢ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɣ ɫɪɟɞɟ, ɧɟ ɜɥɢɹɟɬ ɧɚ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɟɧɢɟ ɞɪɭɝɨɝɨ ɜɨɡɦɭɳɟɧɢɹ.

ȼɨɥɧɨɜɨɣ ɮɪɨɧɬ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɶ, ɨɛɪɚɡɨɜɚɧɧɚɹ ɬɨɱɤɚɦɢ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɚ ɫ ɨɞɢɧɚɤɨɜɵɦ ɜɨɡɦɭɳɟɧɢɟɦ (ɡɧɚɱɟɧɢɟɦ ɜɟɤɬɨɪɧɨɝɨ ȟ (t, r) ɢɥɢ ɫɤɚɥɹɪɧɨɝɨ [(t, r) ɜɨɥɧɨɜɨɝɨ ɩɨɥɹ).

9.1.2. ɉɥɨɫɤɢɟ ɜɨɥɧɵ

ɉɭɫɬɶ ɫɤɚɥɹɪɧɨɟ ɜɨɥɧɨɜɨɟ ɩɨɥɟ [(t, r) ɡɚɜɢɫɢɬ ɥɢɲɶ ɨɬ ɨɞɧɨɣ

ɢɡ ɞɟɤɚɪɬɨɜɵɯ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ, ɧɚɩɪɢɦɟɪ, ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɵ x ɜɞɨɥɶ ɨɫɢ X [(t, x) . ɉɪɢ ɷɬɨɦ ɜɨɥɧɨɜɵɦ ɮɪɨɧɬɨɦ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɩɥɨɫɤɨɫɬɶ, ɜ ɫɪɟɞɟ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɹɟɬɫɹ ɩɥɨɫɤɚɹ ɜɨɥɧɚ.

ȼɨɥɧɨɜɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɩɥɨɫɤɨɣ ɜɨɥɧɵ:

 

w2[(t, x)

c2 w2[(t, x)

ɢɥɢ [ (t, x) c2[x'' (t, x) ,

(9.4)

wt 2

wx2

 

 

ɝɞɟ ɫ – ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɜɨɥɧɵ.

328

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

Ɉɛɳɢɦ ɪɟɲɟɧɢɟɦ ɜɨɥɧɨɜɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (9.4) ɩɥɨɫɤɨɣ ɜɨɥɧɵ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɫɭɦɦɚ ɞɜɭɯ ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɵɯ (ɞɜɚɠɞɵ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɭɟɦɵɯ) ɮɭɧɤɰɢɣ:

 

§

x ·

 

[ (t, x) f

¨t

 

¸

 

 

1

©

c ¹

 

 

 

§

x ·

 

f

2

¨t

 

¸ .

(9.5)

 

 

©

c ¹

 

 

§

x ·

Ɏɭɧɤɰɢɹ f

¨t

 

¸ ɨɩɢɫɵɜɚɟɬ ɜɨɥɧɭ, ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɹɸɳɭɸɫɹ ɜ ɩɨ-

 

1

©

c ¹

 

 

§

x ·

ɥɨɠɢɬɟɥɶɧɨɦ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ ɨɫɢ X, ɚ ɮɭɧɤɰɢɹ f

2

¨t

 

¸ – ɜɨɥɧɭ,

 

 

©

c ¹

ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɹɸɳɭɸɫɹ ɜ ɨɬɪɢɰɚɬɟɥɶɧɨɦ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ ɷɬɨɣ ɨɫɢ. ɉɭɫɬɶ ɟɞɢɧɢɱɧɵɣ ɜɟɤɬɨɪ n ɧɚɩɪɚɜɥɟɧ ɜɞɨɥɶ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɹ

ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɟɧɢɹ ɜɨɥɧɵ (ɫɦ. ɪɢɫ. 9.1).

Y

r n

O x X

Z

Ɋɢɫ. 9.1. ȼɡɚɢɦɧɚɹ ɨɪɢɟɧɬɚɰɢɹ ɜɟɤɬɨɪɨɜ r ɢ n ɜ ɫɥɭɱɚɟ ɩɥɨɫɤɨɣ ɜɨɥɧɵ

Ɍɨɝɞɚ ɞɥɹ ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɚ, ɯɚɪɚɤɬɟɪɢɡɭɟɦɨɣ ɪɚɞɢɭɫ-ɜɟɤɬɨɪɨɦ r , ɞɥɹ ɨɛɟɢɯ ɜɨɥɧ ɫ ɭɱɟɬɨɦ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɹ ɢɯ

ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɟɧɢɹ ɦɨɠɧɨ ɡɚɩɢɫɚɬɶ r x

n r ɢ

[ t, r

§

n r ·

 

[¨t

 

¸ .

(9.6)

 

 

©

c ¹

 

Ɋɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɟɧɢɟ ɜɨɥɧɵ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɜ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɢ ɧɨɪɦɚɥɢ ɤ ɜɨɥɧɨɜɨɦɭ ɮɪɨɧɬɭ ɢ ɦɨɠɟɬ ɪɚɫɫɦɚɬɪɢɜɚɬɶɫɹ ɤɚɤ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɜɨɥɧɨɜɨɝɨ ɮɪɨɧɬɚ.

ɉɥɨɫɤɚɹ ɝɚɪɦɨɧɢɱɟɫɤɚɹ ɜɨɥɧɚ

ɉɭɫɬɶ ɫɤɚɥɹɪɧɨɟ ɜɨɥɧɨɜɨɟ ɩɨɥɟ [(t, x) ɜɨ ɜɫɟɯ ɬɨɱɤɚɯ ɩɥɨɫ-

ɤɨɫɬɢ YZ ɫ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɨɣ x = 0 ɦɟɧɹɟɬɫɹ ɩɨ ɨɞɧɨɦɭ ɝɚɪɦɨɧɢɱɟɫɤɨɦɭ ɡɚɤɨɧɭ (ɫɢɧɮɚɡɧɨ):

[ (t,0) [0 cos(Zt M0 ) ,

(9.7)

Ƚɥɚɜɚ 9. Ȼɟɝɭɳɢɟ ɢ ɫɬɨɹɱɢɟ ɜɨɥɧɵ. Ɇɨɞɵ ɢ ɧɨɪɦɚɥɶɧɵɟ ɱɚɫɬɨɬɵ

329

ɝɞɟ [0 – ɚɦɩɥɢɬɭɞɚ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ ɜɨɥɧɨɜɨɝɨ ɩɨɥɹ ɜ ɬɨɱɤɚɯ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ YZ ɫ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɨɣ x = 0, Z – ɭɝɥɨɜɚɹ ɱɚɫɬɨɬɚ, ɫɜɹɡɚɧɧɚɹ ɫ ɱɚɫɬɨɬɨɣ

ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ Q ɢ ɩɟɪɢɨɞɨɦ T

 

1

ɫɨɨɬɧɨɲɟɧɢɹɦɢ Z 2SQ

2S

; M0

Q

T

 

 

 

ɧɚɱɚɥɶɧɚɹ ɮɚɡɚ ɤɨɥɟɛɚɧɢɣ (ɜ ɬɨɱɤɟ x = 0 ɜ ɧɚɱɚɥɶɧɵɣ ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢ t = 0).

ȼɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɢ ɫ ɨɛɳɢɦ ɪɟɲɟɧɢɟɦ ɜɨɥɧɨɜɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (9.5)

ɜɨɛɥɚɫɬɢ x t 0 ɛɭɞɟɬ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɹɬɶɫɹ ɩɥɨɫɤɚɹ ɝɚɪɦɨɧɢɱɟɫɤɚɹ ɜɨɥɧɚ.

Ɂɚɤɨɧ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɟɧɢɹ ɩɥɨɫɤɨɣ ɝɚɪɦɨɧɢɱɟɫɤɨɣ ɜɨɥɧɵ:

[ (t, x)

[0 cos Z(t x / c) M0 [0 cos Zt kx M0

 

 

 

[0 cos Zt M(x) [0 cos ) (t, x) .

(9.8)

Ɂɞɟɫɶ k

Z

2SQ

 

2S

ɜɨɥɧɨɜɨɟ ɱɢɫɥɨ, O ɞɥɢɧɚ ɜɨɥɧɵ, kx

c

c

 

 

 

O

 

ɧɚɛɟɝ ɮɚɡɵ (ɢɥɢ ɮɚɡɨɜɵɣ ɫɞɜɢɝ) ɩɪɢ ɩɪɨɯɨɠɞɟɧɢɢ ɜɨɥɧɨɣ ɪɚɫ-

ɫɬɨɹɧɢɹ x, ) (t, x) Zt kx M0 – (ɩɨɥɧɚɹ) ɮɚɡɚ.

Ⱦɥɹ ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɚ, ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɦɨɣ ɪɚɞɢɭɫ-

ɜɟɤɬɨɪɨɦ r , ɦɨɠɧɨ ɡɚɩɢɫɚɬɶ:

 

 

[ t, r

[0 cos Zt kn r M0

[0 cos Zt k r M0 ,

(9.9)

ɝɞɟ k { kn ɜɨɥɧɨɜɨɣ ɜɟɤɬɨɪ, ɪɚɜɧɵɣ ɩɨ ɦɨɞɭɥɸ ɜɨɥɧɨɜɨɦɭ ɱɢɫɥɭ k ɢ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɧɵɣ ɜɞɨɥɶ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɹ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɟɧɢɹ ɜɨɥɧɵ (ɜɨɥɧɨɜɨɝɨ ɮɪɨɧɬɚ).

Ɏɚɡɨɜɵɣ ɮɪɨɧɬ (ɜɨɥɧɨɜɨɣ ɮɪɨɧɬ ɞɥɹ ɝɚɪɦɨɧɢɱɟɫɤɨɣ ɜɨɥɧɵ)

– ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɶ, ɜɨ ɜɫɟɯ ɬɨɱɤɚɯ ɤɨɬɨɪɨɣ ɜɨɥɧɨɜɨɟ ɜɨɡɦɭɳɟɧɢɟ [ t, r

ɢɦɟɟɬ ɜ ɞɚɧɧɵɣ ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢ ɨɞɢɧɚɤɨɜɭɸ ɮɚɡɭ ).

ȼ ɫɥɭɱɚɟ ɷɤɫɩɨɧɟɧɰɢɚɥɶɧɨɝɨ ɡɚɬɭɯɚɧɢɹ ɩɥɨɫɤɨɣ ɝɚɪɦɨɧɢ-

ɱɟɫɤɨɣ ɜɨɥɧɵ ɡɚɤɨɧ ɟɟ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɟɧɢɹ ɡɚɩɢɲɟɬɫɹ ɜ ɜɢɞɟ:

[ t, r [0e Gr cos Zt k r M0 ,

(9.10)

ɝɞɟ G – ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɡɚɬɭɯɚɧɢɹ.

9.1.3. ɋɮɟɪɢɱɟɫɤɢɟ ɜɨɥɧɵ

ɉɭɫɬɶ ɫɤɚɥɹɪɧɨɟ ɜɨɥɧɨɜɨɟ ɩɨɥɟ [(t, r) ɡɚɜɢɫɢɬ ɥɢɲɶ ɨɬ ɨɞɧɨɣ

ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɟɧɧɨɣ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɣ – ɪɚɫɫɬɨɹɧɢɹ ɨɬ ɬɨɱɤɢ ɧɚɛɥɸɞɟɧɢɹ ɞɨ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɚ S. ɉɪɢ ɷɬɨɦ ɜɨɥɧɨɜɵɦ ɮɪɨɧ-

330

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

ɬɨɦ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɫɮɟɪɚ ɫ ɰɟɧɬɪɨɦ ɜ ɬɨɱɤɟ S, ɜ ɫɪɟɞɟ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɹɟɬɫɹ

ɫɮɟɪɢɱɟɫɤɚɹ ɜɨɥɧɚ.

Ɂɚɤɨɧ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɟɧɢɹ ɫɮɟɪɢɱɟɫɤɨɣ ɜɨɥɧɵ (ɨɛɳɟɟ ɪɟɲɟ-

ɧɢɟ ɫɤɚɥɹɪɧɨɝɨ ɜɨɥɧɨɜɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (9.2) ɩɪɢ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɭɸɳɢɯ ɝɪɚɧɢɱɧɵɯ ɭɫɥɨɜɢɹɯ):

[ (t, r)

[1 (t r / c) [2 (t r / c) ,

(9.11)

 

r

r

 

ɝɞɟ [1(t r / c)

ɢ [2 (t r / c) – ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɵɟ ɞɜɚɠɞɵ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢ-

ɪɭɟɦɵɟ ɫɤɚɥɹɪɧɵɟ ɮɭɧɤɰɢɢ,

r { x2 y2 z 2

– ɦɨɞɭɥɶ ɪɚɞɢɭɫ-

ɜɟɤɬɨɪɚ ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɚ r ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɬɨɱɤɢ S, ɧɚɯɨɞɹɳɟɣɫɹ ɜ ɧɚɱɚɥɟ ɜɵɛɪɚɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ (ɫɦ. ɪɢɫ. 9.2).

Z r0

S

XY

Ɋɢɫ. 9.2. ɉɨɥɨɠɟɧɢɟ ɜɨɥɧɨɜɵɯ ɮɪɨɧɬɨɜ ɫ ɪɚɞɢɭɫɚɦɢ r0 ɢ r ɜ ɫɥɭɱɚɟ ɫɮɟɪɢɱɟɫɤɨɣ ɜɨɥɧɵ

Ⱦɚɧɧɨɟ ɪɟɲɟɧɢɟ ɜɨɥɧɨɜɨɝɨ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɨɩɢɫɵɜɚɟɬ ɫɭɩɟɪɩɨɡɢ-

ɰɢɸ ɞɜɭɯ ɜɨɥɧ. ɉɟɪɜɨɟ ɢɡ ɫɥɚɝɚɟɦɵɯ

[1 (t

r / c)

– ɪɚɫɯɨɞɹɳɭɸɫɹ

 

r

 

 

 

[2

(t r / c)

 

ɨɬ ɧɚɱɚɥɚ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɫɮɟɪɢɱɟɫɤɭɸ ɜɨɥɧɭ,

ɚ ɜɬɨɪɨɟ

 

r

ɫɮɟɪɢɱɟɫɤɭɸ ɜɨɥɧɭ, ɫɯɨɞɹɳɭɸɫɹ ɤ ɧɚɱɚɥɭ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ.

 

 

 

 

 

ɉɭɫɬɶ ɧɚ ɫɮɟɪɟ ɪɚɞɢɭɫɚ r0 ɡɚɞɚɧɨ ɝɪɚɧɢɱɧɨɟ ɭɫɥɨɜɢɟ ɜ ɜɢɞɟ

ɝɚɪɦɨɧɢɱɟɫɤɨɝɨ ɜɨɡɦɭɳɟɧɢɹ, ɫɢɧɮɚɡɧɨɝɨ ɜɨ ɜɫɟɯ ɬɨɱɤɚɯ ɫɮɟɪɵ:

 

[(t, r0 ) [0 (r0 ) cos Z(t r0 / c) M0

.

 

 

 

(9.12)

Ɍɨɝɞɚ ɜ ɨɛɥɚɫɬɢ ɩɪɨɫɬɪɚɧɫɬɜɚ ɜɧɟ ɫɮɟɪɵ ɪɚɞɢɭɫɚ r0 ɛɭɞɟɬ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɹɬɶɫɹ ɪɚɫɯɨɞɹɳɚɹɫɹ ɫɮɟɪɢɱɟɫɤɚɹ ɝɚɪɦɨɧɢɱɟɫɤɚɹ ɜɨɥɧɚ.

Ɂɚɤɨɧ ɪɚɫɩɪɨɫɬɪɚɧɟɧɢɹ ɪɚɫɯɨɞɹɳɟɣɫɹ ɫɮɟɪɢɱɟɫɤɨɣ ɝɚɪɦɨɧɢɱɟɫɤɨɣ ɜɨɥɧɵ: