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Механика.Методика решения задач

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Ƚɥɚɜɚ 2. Ⱦɢɧɚɦɢɤɚ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɢ ɩɪɨɫɬɟɣɲɢɯ ɫɢɫɬɟɦ

61

ȼɵɪɚɠɟɧɢɟ (2.54) ɩɨɡɜɨɥɹɟɬ ɨɩɪɟɞɟɥɢɬɶ ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢ t0 ,

ɜ ɤɨɬɨɪɵɣ ɛɪɭɫɨɤ ɧɚɱɢɧɚɟɬ ɫɤɨɥɶɡɢɬɶ ɩɨ ɞɨɫɤɟ:

 

t0

Pmg M m

.

 

 

 

 

 

 

(2.55)

MD

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɂɬɚɤ:

 

 

 

 

Dt

 

 

 

 

 

°­ɩɪɢ t d t0 :

a

A

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

®

 

 

 

 

 

M m

 

 

(2.56)

 

 

 

Dt Pmg

 

 

Pmg

 

°°ɩɪɢ t ! t0 :

a

ɢ A

.

 

 

m

 

 

¯

 

 

 

 

 

 

M

 

ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ ɩɨɥɭɱɟɧɧɵɟ ɜɵɪɚɠɟɧɢɹ ɞɥɹ ɭɫɤɨɪɟɧɢɣ ɬɟɥ ɫɢɫɬɟ-

ɦɵ, ɨɩɪɟɞɟɥɢɦ ɬɟɩɟɪɶ ɡɚɤɨɧɵ ɢɡɦɟɧɟɧɢɹ ɫɤɨɪɨɫɬɟɣ ɷɬɢɯ ɬɟɥ.

 

ɉɪɢ

t d t0 ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɛɪɭɫɤɚ ɢ ɞɨɫɤɢ ɦɟɧɹɸɬɫɹ ɨɞɢɧɚɤɨɜɵɦ

ɨɛɪɚɡɨɦ ɢ ɤ ɦɨɦɟɧɬɭ ɜɪɟɦɟɧɢ t ɛɭɞɭɬ ɪɚɜɧɵ:

 

 

 

t

 

t

 

Dt

 

 

 

 

 

Dt 2

 

 

 

 

 

 

X

V ³a d t

 

³

 

 

 

d t

 

 

 

 

.

 

 

 

(2.57)

 

M m

2 M m

 

 

 

 

0

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɪɢ t ! t0 ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɛɪɭɫɤɚ ɛɭɞɟɬ ɪɚɜɧɚ

 

 

 

 

 

 

Dt02

 

t

Dt Pmg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

 

³

 

m

 

 

 

d t ,

 

 

 

 

 

 

 

2 M m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dt02

 

D t 2 t02

Pg t t0 ,

 

 

 

 

 

(2.58)

 

 

 

2 M m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɚ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɞɨɫɤɢ –

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dt02

 

t

 

Pmg

 

 

 

 

 

Dt02

 

 

Pmg

t t0

.

 

V

 

 

 

 

 

 

³

 

 

 

d t

 

 

 

 

 

 

 

(2.59)

 

 

2 M m

 

M

 

 

2 M m

M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X,V

X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X,V

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɋɢɫ. 2.8

 

 

 

 

62

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

ɇɚ ɪɢɫ. 2.8 ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɵ ɩɨɥɭɱɟɧɧɵɟ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɢ ɫɤɨɪɨɫɬɟɣ ɛɪɭɫɤɚ ɢ ɞɨɫɤɢ ɨɬ ɜɪɟɦɟɧɢ.

Ɂɚɞɚɱɚ 2.5

(ɉɪɹɦɚɹ ɡɚɞɚɱɚ ɞɢɧɚɦɢɤɢ)

ɇɚɣɬɢ ɡɚɤɨɧ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ, ɞɜɢɠɭɳɟɣɫɹ ɜ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɦ ɢ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɦ ɫɢɥɨɜɨɦ ɩɨɥɟ ɫ ɧɚɱɚɥɶɧɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ X0, ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɧɨɣ ɩɨɞ ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɵɦ ɭɝɥɨɦ D ɤ ɫɢɥɟ F.

 

 

 

 

 

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ

 

 

I. ȼɵɛɟɪɟɦ ɫɢɫɬɟɦɭ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɬɚɤ,

Y

 

ɤɚɤ ɩɨɤɚɡɚɧɨ ɧɚ ɪɢɫ. 2.9, ɩɪɢ ɷɬɨɦ ɧɚɱɚɥɨ

 

 

ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɫɨɜɩɚɞɚɟɬ ɫ ɩɨɥɨɠɟ-

F

X0

ɧɢɟɦ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɜ ɧɚɱɚɥɶɧɵɣ

 

ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢ.

 

D

II. Ɂɚɩɢɲɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɞɜɢɠɟɧɢɹ

O

X

ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɜ ɩɪɨɟɤɰɢɹɯ ɧɚ ɨɫɢ

 

Ɋɢɫ. 2.9

ɜɵɛɪɚɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ:

 

 

 

m

dXx

0 ,

 

 

 

(2.60)

d t

 

 

 

m

 

dXy

 

F .

 

(2.61)

 

d t

 

 

III. ɉɪɨɢɧɬɟɝɪɢɪɭɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (2.60) ɢ (2.61), ɢɫɩɨɥɶɡɭɹ ɧɚ-

ɱɚɥɶɧɵɟ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɫɤɨɪɨɫɬɢ Xx (0) X0 sinD ɢ Xy (0) X0 cosD :

Xx (t)

 

X0 sin D ,

 

(2.62)

Xy (t)

 

X0 cosD

F

t .

 

(2.63)

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

ɂɧɬɟɝɪɢɪɭɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (2.62) ɢ (2.63)

ɫ ɭɱɟɬɨɦ ɧɚɱɚɥɶɧɵɯ

ɡɧɚɱɟɧɢɣ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ x0 = 0 ɢ y0 = 0, ɩɨɥɭɱɚɟɦ ɡɚɤɨɧ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɜ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬɧɨɣ ɮɨɪɦɟ:

x(t)

X0 sin D t ,

 

 

(2.64)

y(t)

X0 cosD t

Ft 2

 

 

.

(2.65)

 

 

 

2m

 

ɂɫɤɥɸɱɢɜ ɜɪɟɦɹ ɢɡ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ (2.64) ɢ (2.65), ɩɨɥɭɱɢɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɬɪɚɟɤɬɨɪɢɢ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ – ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɩɚɪɚɛɨɥɵ:

Ƚɥɚɜɚ 2. Ⱦɢɧɚɦɢɤɚ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɢ ɩɪɨɫɬɟɣɲɢɯ ɫɢɫɬɟɦ

63

y

F

x2 ctgD x

(2.66)

2m(X0 sin D)2

 

 

 

Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ, ɜ ɨɞɧɨɪɨɞɧɨɦ ɫɢɥɨɜɨɦ ɩɨɥɟ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɚɹ ɬɨɱɤɚ ɞɜɢɠɟɬɫɹ ɩɨ ɩɚɪɚɛɨɥɟ.

Ɂɚɞɚɱɚ 2.6

Ɍɟɥɨ ɧɟɛɨɥɶɲɢɯ ɪɚɡɦɟɪɨɜ ɞɜɢɠɟɬɫɹ ɩɨ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɧɟɩɨɞɜɢɠɧɨɝɨ ɤɥɢɧɚ ɫ ɭɝɥɨɦ ɩɪɢ ɨɫɧɨɜɚɧɢɢ D . ȼ ɧɚɱɚɥɶɧɵɣ ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɬɟɥɚ ɪɚɜɧɹɥɚɫɶ ȣ0 ɢ ɫɨɫɬɚɜɥɹɥɚ ɭɝɨɥ M0 ɫ ɪɟɛɪɨɦ ɤɥɢɧɚ (ɫɦ. ɪɢɫ. 2.10).

M0

D

X0

 

Ɋɢɫ. 2.10

Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɬɪɟɧɢɹ ɬɟɥɚ ɨ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɶ ɤɥɢɧɚ P tgD . ɇɚɣɬɢ ɭɫɬɚɧɨɜɢɜɲɭɸɫɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɫɤɨɥɶɠɟɧɢɹ ɬɟɥɚ.

Ɋɟɲɟɧɢɟ

I. ȼɵɛɟɪɟɦ ɫɢɫɬɟɦɭ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɬɚɤ, ɤɚɤ ɩɨɤɚɡɚɧɨ ɧɚ ɪɢɫ. 2.11 (ɜɢɞ ɫɛɨɤɭ) ɢ ɪɢɫ. 2.12 (ɜɢɞ ɫɜɟɪɯɭ ɧɚ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɶ ɤɥɢɧɚ). Ɉɫɶ X ɧɚɩɪɚɜɢɦ ɜɞɨɥɶ ɧɚɤɥɨɧɧɨɣ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ ɩɚɪɚɥɥɟɥɶɧɨ ɪɟɛɪɭ ɤɥɢɧɚ (ɪɢɫ. 2.12). ɉɪɢ ɷɬɨɦ ɨɫɶ Y ɧɚɩɪɚɜɢɦ ɩɨ ɧɚɤɥɨɧɧɨɣ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ ɩɟɪɩɟɧɞɢɤɭɥɹɪɧɨ ɪɟɛɪɭ ɤɥɢɧɚ, ɚ ɨɫɶ Z ɩɟɪɩɟɧɞɢɤɭɥɹɪɧɨ ɧɚɤɥɨɧɧɨɣ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɤɥɢɧɚ (ɪɢɫ. 2.11).

 

N

Fɬɪ

Fɬɪ

 

X

 

 

 

(t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mgsinD

X(t)

 

Y

mg

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Y

 

 

 

Ɋɢɫ. 2.11

 

 

Ɋɢɫ. 2.12

64

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

ɇɚ ɪɢɫ. 2.11 ɢ 2.12 ɢɡɨɛɪɚɠɟɧɵ ɬɚɤɠɟ ɫɢɥɵ, ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɟ ɧɚ ɬɟɥɨ ɜ ɩɪɨɰɟɫɫɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ: ɫɢɥɚ ɬɹɠɟɫɬɢ mg, ɫɢɥɚ ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ ɨɩɨɪɵ N ɢ ɫɢɥɚ ɬɪɟɧɢɹ ɫɤɨɥɶɠɟɧɢɹ Fɬɪ.

ɋɤɨɪɨɫɬɶ ɬɟɥɚ X(t) ɫɨɫɬɚɜɥɹɟɬ ɫ ɨɫɶɸ X ɭɝɨɥ ij(t) (ɫɦ. ɪɢɫ. 2.12), ɤɨɬɨɪɵɣ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɮɭɧɤɰɢɟɣ ɜɪɟɦɟɧɢ.

II. Ɂɚɩɢɲɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɬɟɥɚ ɜ ɩɪɨɟɤɰɢɹɯ ɧɚ ɜɵɛɪɚɧɧɵɟ ɨɫɢ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ:

m

dXx

 

Fɬɪ cosM

,

(2.67)

dt

 

 

 

 

 

 

m

dXy

 

mg sin D Fɬɪ sin M ,

(2.68)

dt

 

 

 

 

 

 

0

N mg cosD .

 

(2.69)

ɂɫɩɨɥɶɡɭɟɦ ɡɚɤɨɧ Ⱥɦɨɧɬɨɧɚ – Ʉɭɥɨɧɚ (ɫɦ. ɩ. 2.1.2.ȼ) ɞɥɹ ɫɢɥɵ ɬɪɟɧɢɹ ɫɤɨɥɶɠɟɧɢɹ ɢ ɭɱɬɟɦ ɡɚɞɚɧɧɭɸ ɜ ɭɫɥɨɜɢɢ ɡɚɞɚɱɢ ɫɜɹɡɶ

ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚ ɬɪɟɧɢɹ

P ɫ ɭɝɥɨɦ

D ɩɪɢ ɨɫɧɨɜɚɧɢɢ ɧɚɤɥɨɧɧɨɣ

ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ:

 

 

 

 

 

 

 

Fɬɪ

PN tgD N .

(2.70)

Ɂɚɩɢɲɟɦ ɬɪɢɝɨɧɨɦɟɬɪɢɱɟɫɤɢɟ ɮɭɧɤɰɢɢ ɭɝɥɚ ij, ɜɵɪɚɡɢɜ ɢɯ

ɱɟɪɟɡ ɩɪɨɟɤɰɢɢ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɬɟɥɚ:

 

cosM

 

Xx

, sin M

 

Xy

.

(2.71)

 

 

 

 

X

 

X

 

III. ɉɨɥɭɱɟɧɚ ɩɨɥɧɚɹ ɫɢɫɬɟɦɚ

ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ (2.67) – (2.71) ɞɥɹ

ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ ɩɪɨɟɤɰɢɣ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɬɟɥɚ ɧɚ ɨɫɢ ɜɵɛɪɚɧɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ, ɪɟɲɢɬɶ ɤɨɬɨɪɭɸ ɜ ɨɛɳɟɦ ɜɢɞɟ ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ ɫɥɨɠɧɨ ɢɡ-ɡɚ ɧɚɥɢɱɢɹ ɜ ɧɟɣ ɞɜɭɯ ɫɜɹɡɚɧɧɵɯ ɧɟɥɢɧɟɣɧɵɯ ɞɢɮɮɟɪɟɧɰɢɚɥɶɧɵɯ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ. Ɉɞɧɚɤɨ ɧɟɬ ɧɟɨɛɯɨɞɢɦɨɫɬɢ ɧɚɯɨɞɢɬɶ ɡɚɤɨɧ ɢɡɦɟɧɟɧɢɹ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɬɟɥɚ. ɉɨ ɭɫɥɨɜɢɸ ɡɚɞɚɱɢ ɬɪɟɛɭɟɬɫɹ ɨɩɪɟɞɟɥɢɬɶ ɭɫɬɚɧɨɜɢɜɲɭɸɫɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɬɟɥɚ, ɬ.ɟ. ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɜ ɬɨ ɜɪɟɦɹ, ɤɨɝɞɚ ɫɭɦɦɚ ɫɢɥ, ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɯ ɧɚ ɬɟɥɨ, ɫɬɚɧɟɬ ɪɚɜɧɨɣ ɧɭɥɸ.

Ɋɚɫɫɦɨɬɪɢɦ ɢɡɦɟɧɟɧɢɟ ɯɚɪɚɤɬɟɪɚ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɬɟɥɚ ɫɨ ɜɪɟɦɟɧɟɦ. ȼ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɧɚ ɬɟɥɨ ɞɟɣɫɬɜɭɸɬ ɞɜɟ ɫɢɥɵ: ɫɢɥɚ ɬɪɟɧɢɹ ɫɤɨɥɶɠɟɧɢɹ ɢ ɩɪɨɟɤɰɢɹ ɫɢɥɵ ɬɹɠɟɫɬɢ. ɂɡ (2.69) ɢ (2.70) ɩɨɥɭ-

ɱɢɦ ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ ɞɥɹ ɫɢɥɵ ɬɪɟɧɢɹ:

 

Fɬɪ mg sin D .

(2.77)

Ʉɚɤ ɜɢɞɢɦ, ɦɨɞɭɥɶ ɫɢɥɵ ɬɪɟɧɢɹ ɪɚɜɟɧ ɜɟɥɢɱɢɧɟ ɩɪɨɟɤɰɢɢ ɫɢɥɵ ɬɹɠɟɫɬɢ ɧɚ ɧɚɤɥɨɧɧɭɸ ɩɥɨɫɤɨɫɬɶ. Ⱦɟɣɫɬɜɭɸɳɢɟ ɧɚ ɬɟɥɨ ɫɢɥɵ ɛɭ-

Ƚɥɚɜɚ 2. Ⱦɢɧɚɦɢɤɚ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɢ ɩɪɨɫɬɟɣɲɢɯ ɫɢɫɬɟɦ

65

ɞɭɬ ɩɨɜɨɪɚɱɢɜɚɬɶ ɜɟɤɬɨɪ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɬɟɥɚ ɞɨ ɬɟɯ ɩɨɪ, ɩɨɤɚ ɨɧ ɧɟ ɫɨɜɩɚɞɟɬ ɩɨ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɸ ɫ ɨɫɶɸ Y. ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, ɭɫɤɨɪɟɧɢɟ ɨɛɪɚɬɢɬɫɹ ɜ ɧɨɥɶ, ɤɨɝɞɚ ɫɢɥɚ ɬɪɟɧɢɹ ɛɭɞɟɬ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɚ ɩɪɨɬɢɜɨɩɨɥɨɠɧɨ ɫɨɫɬɚɜɥɹɸɳɟɣ ɫɢɥɵ ɬɹɠɟɫɬɢ ɜ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɬɟɥɚ. Ⱦɚɥɶɧɟɣɲɟɟ ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɛɭɞɟɬ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬɶ ɫ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ Xɭɫɬ, ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɧɨɣ ɜɞɨɥɶ ɨɫɢ Y.

Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ, ɞɨɫɬɚɬɨɱɧɨ ɧɚɣɬɢ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ, ɫɜɹɡɵɜɚɸɳɟɟ ɩɪɨɟɤɰɢɸ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɬɟɥɚ ɧɚ ɨɫɶ Y ɫ ɦɨɞɭɥɟɦ ɟɝɨ ɫɤɨɪɨɫɬɢ. Ⱦɥɹ ɷɬɨɝɨ ɩɪɟɨɛɪɚɡɭɟɦ ɩɨɥɭɱɟɧɧɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ ɭɪɚɜɧɟɧɢɣ (2.67) – (2.71) ɤ ɜɢɞɭ:

dXx

dt dXy

dt

XXx g sin D ,

§

 

X

y

·

¨

 

 

 

¸

¨1

 

X

¸g sin D .

©

 

 

¹

(2.72)

(2.73)

ɉɪɨɢɡɜɨɞɧɭɸ ɨɬ ɦɨɞɭɥɹ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɩɨ ɜɪɟɦɟɧɢ ɩɪɟɞɫɬɚɜɢɦ ɜ ɜɢɞɟ:

 

dX

 

d

Xx2 Xy2

Xx

 

dXx

 

Xy

 

dXy

.

(2.74)

 

dt

 

dt

dt

 

 

 

 

 

 

X

 

 

X dt

 

ɉɨɞɫɬɚɧɨɜɤɚ (2.72) ɢ (2.73) ɜ (2.74) ɩɪɢɜɨɞɢɬ ɤ ɭɪɚɜɧɟɧɢɸ:

 

dX

 

dXy

.

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.75)

 

dt

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɭɫɥɨɜɢɣ (X(0) X0 ,

ɂɧɬɟɝɪɢɪɭɹ

 

(2.75) ɫ

ɭɱɟɬɨɦ

ɧɚɱɚɥɶɧɵɯ

M(0) M0 ), ɩɨɥɭɱɚɟɦ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

Xy

 

X0 (1 sin M0 ) .

 

 

 

 

 

 

 

(2.76)

ɉɨɞɫɬɚɜɥɹɹ X = Xy = Xɭɫɬ ɜ (2.76), ɧɚɯɨɞɢɦ ɢɫɤɨɦɵɣ ɦɨɞɭɥɶ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɭɫɬɚɧɨɜɢɜɲɟɝɨɫɹ ɞɜɢɠɟɧɢɹ:

Xɭɫɬ

 

X0

(1 sin M0 ) .

(2.78)

2

 

 

 

ɉɪɨɚɧɚɥɢɡɢɪɭɟɦ ɩɨɥɭɱɟɧɧɨɟ ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ ɞɥɹ ɭɫɬɚɧɨɜɢɜɲɟɣɫɹ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɜ ɞɜɭɯ ɱɚɫɬɧɵɯ ɫɥɭɱɚɹɯ.

ȿɫɥɢ ij0 = ʌ/2 (ɧɚɱɚɥɶɧɚɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɬɟɥɚ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɚ ɜɧɢɡ ɩɨ ɧɚɤɥɨɧɧɨɣ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ), ɬɨ Xɭɫɬ = X0. ɋɥɟɞɨɜɚɬɟɥɶɧɨ, ɞɜɢɠɟɧɢɟ ɬɟɥɚ ɫɪɚɡɭ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ ɫ ɩɨɫɬɨɹɧɧɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ, ɩɨɫɤɨɥɶɤɭ ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɟ ɧɚ ɧɟɝɨ ɫɢɥɵ ɫɤɨɦɩɟɧɫɢɪɨɜɚɧɵ.

66

ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

ɉɪɢ ij0 = –ʌ/2

ɫɤɨɪɨɫɬɶ

ɭɫɬɚɧɨɜɢɜɲɟɝɨɫɹ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɪɚɜɧɚ

Xɭɫɬ = 0. ɇɚɱɚɥɶɧɚɹ

ɫɤɨɪɨɫɬɶ,

ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɧɚɹ ɜɜɟɪɯ ɩɨ ɧɚɤɥɨɧɧɨɣ

ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ, ɩɪɢɜɨɞɢɬ ɤ ɪɚɜɧɨɡɚɦɟɞɥɟɧɧɨɦɭ ɞɜɢɠɟɧɢɸ. ɉɪɢ ɷɬɨɦ ɢ ɩɪɨɟɤɰɢɹ ɫɢɥɵ ɬɹɠɟɫɬɢ, ɢ ɫɢɥɚ ɬɪɟɧɢɹ ɫɤɨɥɶɠɟɧɢɹ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɵ ɩɪɨɬɢɜɨɩɨɥɨɠɧɨ ɫɤɨɪɨɫɬɢ. ɑɟɪɟɡ ɧɟɤɨɬɨɪɨɟ ɜɪɟɦɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɬɟɥɚ ɨɛɪɚɳɚɟɬɫɹ ɜ ɧɨɥɶ. ɋɢɥɚ ɬɪɟɧɢɹ ɫɬɚɧɨɜɢɬɫɹ ɫɢɥɨɣ ɬɪɟɧɢɹ ɩɨɤɨɹ ɢ ɦɟɧɹɟɬ ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɢɟ ɧɚ ɩɪɨɬɢɜɨɩɨɥɨɠɧɨɟ. Ⱦɜɢɠɟɧɢɹ ɜɧɢɡ ɩɨ ɧɚɤɥɨɧɧɨɣ ɩɥɨɫɤɨɫɬɢ ɧɟ ɩɪɨɢɫɯɨɞɢɬ, ɬ.ɤ. ɦɚɤɫɢɦɚɥɶɧɨɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ ɫɢɥɵ ɬɪɟɧɢɹ ɩɨɤɨɹ ɜ ɭɫɥɨɜɢɹɯ ɞɚɧɧɨɣ ɡɚɞɚɱɢ ɫɨɜɩɚɞɚɟɬ ɩɨ ɦɨɞɭɥɸ ɫɨ ɡɧɚɱɟɧɢɟɦ ɩɪɨɟɤɰɢɢ ɫɢɥɵ ɬɹɠɟɫɬɢ ɧɚ ɧɚɤɥɨɧɧɭɸ ɩɥɨɫɤɨɫɬɶ.

Ɂɚɞɚɱɚ 2.7

ɋɬɚɥɶɧɨɣ ɲɚɪɢɤ ɪɚɞɢɭɫɚ r ɧɚɱɢɧɚɟɬ ɞɜɢɝɚɬɶɫɹ ɜ ɫɨɫɭɞɟ, ɡɚɩɨɥɧɟɧɧɨɦ ɝɥɢɰɟɪɢɧɨɦ, ɩɨɞ ɞɟɣɫɬɜɢɟɦ ɫɢɥɵ ɬɹɠɟɫɬɢ. ɇɚɣɬɢ ɡɚɜɢɫɢɦɨɫɬɶ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɲɚɪɢɤɚ ɨɬ ɜɪɟɦɟɧɢ X(t), ɚ ɬɚɤɠɟ ɨɩɪɟɞɟɥɢɬɶ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɭɫɬɚɧɨɜɢɜɲɟɝɨɫɹ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɲɚɪɢɤɚ Xɭɫɬ. Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɜɹɡɤɨɝɨ ɬɪɟɧɢɹ ɜ ɝɥɢɰɟɪɢɧɟ ɪɚɜɟɧ K, ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ ɝɥɢɰɟɪɢɧɚ – U1, ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ ɫɬɚɥɢ – U2. ɋɱɢɬɚɬɶ, ɱɬɨ ɫɢɥɚ ɜɹɡɤɨɝɨ ɬɪɟɧɢɹ ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɮɨɪɦɭɥɨɣ ɋɬɨɤɫɚ: Fɜ = 6SrXK .

Ɋɟɲɟɧɢɟ

I. ȼɵɛɟɪɟɦ ɫɢɫɬɟɦɭ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ, ɫɜɹɡɚɧɧɭɸ ɫ ɫɨɫɭɞɨɦ, ɬɚɤ, ɤɚɤ

ɩɨɤɚɡɚɧɨ ɧɚ ɪɢɫ. 2.13. ɇɚɱɚɥɨ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɫɨ-

 

 

ɜɦɟɫɬɢɦ ɫ ɩɨɥɨɠɟɧɢɟɦ ɲɚɪɢɤɚ ɜ ɦɨɦɟɧɬ ɧɚ-

FȺ

Y

ɱɚɥɚ ɟɝɨ ɞɜɢɠɟɧɢɹ. ȼ ɫɨɨɬɜɟɬɫɬɜɢɢ ɫ ɭɫɥɨɜɢ-

Fɜ

 

ɟɦ ɡɚɞɚɱɢ ɧɚɱɚɥɶɧɚɹ ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɲɚɪɢɤɚ ɪɚɜɧɚ

 

 

ɧɭɥɸ: X 0

0 .

 

 

 

II. Ɂɚɩɢɲɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɲɚɪɢ-

mg

 

ɤɚ ɜ ɩɪɨɟɤɰɢɹɯ ɧɚ ɨɫɶ X ɫɢɫɬɟɦɵ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ:

 

 

 

ma

 

mg Fɜ FA ,

(2.79)

X

 

ɝɞɟ Fɜ – ɫɢɥɚ ɜɹɡɤɨɝɨ ɬɪɟɧɢɹ, ɚ FA

– ɫɢɥɚ

Ɋɢɫ. 2.13

Ⱥɪɯɢɦɟɞɚ.

 

 

 

 

 

ɂɫɩɨɥɶɡɭɟɦ ɡɚɤɨɧ Ⱥɪɯɢɦɟɞɚ ɢ ɮɨɪɦɭɥɭ ɋɬɨɤɫɚ, ɨɩɢɫɵɜɚɸ-

ɳɢɟ ɫɜɨɣɫɬɜɚ ɷɬɢɯ ɫɢɥ:

 

 

 

FA

 

U1gV ,

 

 

(2.80)

Fɜ

6SrXK .

 

 

(2.81)

Ƚɥɚɜɚ 2. Ⱦɢɧɚɦɢɤɚ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɢ ɩɪɨɫɬɟɣɲɢɯ ɫɢɫɬɟɦ

67

Ɂɞɟɫɶ V

 

 

4

Sr3

 

– ɨɛɴɟɦ ɲɚɪɢɤɚ.

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ȼɵɪɚɡɢɦ ɬɚɤɠɟ ɦɚɫɫɭ ɲɚɪɢɤɚ ɱɟɪɟɡ ɟɝɨ ɩɥɨɬɧɨɫɬɶ:

 

m U2V .

 

 

 

 

 

 

 

 

(2.82)

III. ɉɨɞɫɬɚɜɥɹɹ (2.80) – (2.82) ɜ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ (2.79),

ɩɨɥɭɱɚɟɦ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U V

dX

 

U

2

U Vg 6SrXK .

 

(2.83)

 

 

 

 

 

2

 

 

dt

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ⱦɥɹ ɪɟɲɟɧɢɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ (2.83) ɩɪɢɜɟɞɟɦ ɟɝɨ ɤ ɜɢɞɭ

 

 

dX

 

 

 

 

U2 U1

 

g

6SrK

X A BX

 

(2.84)

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

2

 

 

 

U V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

ɢ ɫɞɟɥɚɟɦ ɡɚɦɟɧɭ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ:

 

 

 

A BX

z .

 

 

 

 

 

 

(2.85)

Ⱦɢɮɮɟɪɟɧɰɢɪɭɹ (2.85) ɩɨ ɜɪɟɦɟɧɢ, ɩɨɥɭɱɚɟɦ:

 

B

dX

 

d z

.

 

 

 

 

 

(2.86)

d t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d t

 

 

 

 

 

 

 

ɋ ɭɱɟɬɨɦ (2.86) ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ (2.84) ɩɪɢɧɢɦɚɟɬ ɫɥɟɞɭɸɳɢɣ ɜɢɞ:

 

 

d z

 

 

Bz .

 

 

 

 

 

 

(2.87)

 

d t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɋɟɲɢɦ ɩɨɥɭɱɟɧɧɨɟ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɦɟɬɨɞɨɦ ɪɚɡɞɟɥɟɧɢɹ ɩɟɪɟɦɟɧ-

ɧɵɯ ɫ ɭɱɟɬɨɦ ɧɚɱɚɥɶɧɨɝɨ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɫɤɨɪɨɫɬɢ X 0

0 :

 

 

z Ae Bt .

 

 

 

 

 

 

 

(2.88)

ɂɫɩɨɥɶɡɭɹ ɮɨɪɦɭɥɭ (2.85), ɜɟɪɧɟɦɫɹ ɤ ɫɬɚɪɨɣ ɩɟɪɟɦɟɧɧɨɣ X:

X

 

A

1 e Bt .

 

(2.89)

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ɉɨɞɫɬɚɜɢɜ ɡɧɚɱɟɧɢɹ ɤɨɧɫɬɚɧɬ A ɢ B ɢɡ (2.84), ɚ ɬɚɤɠɟ ɡɧɚɱɟɧɢɟ V, ɩɨɥɭɱɢɦ ɜɵɪɚɠɟɧɢɟ ɞɥɹ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɲɚɪɢɤɚ:

 

U

 

U g

2r

2

§

§

 

9K

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X

2

 

¨1

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t ¸¸ .

(2.90)

 

 

 

2

 

 

 

1

9K

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2r

U2

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©

©

 

 

¹¹

 

ɉɪɢ t !! 2r 2 U2 ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɲɚɪɢɤɚ ɩɪɚɤɬɢɱɟɫɤɢ ɧɟ

9K

ɢɡɦɟɧɹɟɬɫɹ ɢ ɪɚɜɧɚ

X

ɭɫɬ

U

2

U g

2r 2

.

(2.91)

 

 

 

1

9K

 

 

 

 

 

 

 

68 ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

Ɂɚɞɚɱɚ 2.8

Ȼɪɭɫɨɤ ɫɤɨɥɶɡɢɬ ɩɨ ɝɥɚɞɤɨɣ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɨɣ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɢ ɫɨ ɫɤɨɪɨɫɬɶɸ ȣ0 ɢ ɩɨ ɤɚɫɚɬɟɥɶɧɨɣ ɩɨɩɚɞɚɟɬ ɜ ɨɛɥɚɫɬɶ, ɨɝɪɚɧɢɱɟɧɧɭɸ

ɡɚɛɨɪɨɦ ɜ ɮɨɪɦɟ ɩɨɥɭɨɤɪɭɠɧɨɫɬɢ (ɪɢɫ. 2.14). Ɉɩɪɟɞɟɥɢɬɶ ɜɪɟɦɹ, ɱɟɪɟɡ ɤɨɬɨɪɨɟ ɛɪɭɫɨɤ ɩɨɤɢɧɟɬ ɷɬɭ ɨɛɥɚɫɬɶ. Ɋɚɞɢɭɫ ɤɪɢɜɢɡɧɵ ɡɚɛɨɪɚ R, ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɬɪɟɧɢɹ ɫɤɨɥɶɠɟɧɢɹ ɛɪɭɫɤɚ ɨ ɩɨɜɟɪɯɧɨɫɬɶ ɡɚɛɨɪɚ P.

Ɋɚɡɦɟɪɵ ɛɪɭɫɤɚ ɦɧɨɝɨ ɦɟɧɶɲɟ R.

 

 

 

 

Fɬɪ

 

Ɋɟɲɟɧɢɟ

 

 

 

 

IJ

I. ȼɵɛɟɪɟɦ ɩɪɨɢɡɜɨɥɶɧɭɸ ɢɧɟɪ-

 

 

 

 

X

 

 

 

ɰɢɚɥɶɧɭɸ ɫɢɫɬɟɦɭ ɨɬɫɱɟɬɚ, ɠɟɫɬɤɨ

 

n

 

 

 

ɫɜɹɡɚɧɧɭɸ ɫ ɡɚɛɨɪɨɦ. ɂɡɨɛɪɚɡɢɦ ɧɚ

 

 

 

 

 

ɪɢɫɭɧɤɟ

ɬɚɧɝɟɧɰɢɚɥɶɧɭɸ ɨɫɶ, ɡɚɞɚɧ-

 

 

 

X0

ɧɭɸ ɨɪɬɨɦ IJ , ɧɚɩɪɚɜɥɟɧɧɭɸ ɜɞɨɥɶ

 

 

 

 

 

 

 

Fɬɪ

ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɛɪɭɫɤɚ, ɢ ɧɨɪ-

 

 

 

 

ɦɚɥɶɧɭɸ ɨɫɶ, ɡɚɞɚɧɧɭɸ ɨɪɬɨɦ n , ɧɚ-

 

 

 

Ɋɢɫ. 2.14

ɩɪɚɜɥɟɧɧɭɸ ɤ ɰɟɧɬɪɭ ɤɪɢɜɢɡɧɵ ɬɪɚ-

 

 

 

 

 

 

 

 

ɟɤɬɨɪɢɢ

ɩɟɪɩɟɧɞɢɤɭɥɹɪɧɨ ɫɤɨɪɨɫɬɢ

 

 

 

 

 

(ɫɦ. ɬɟɨɪɟɬɢɱɟɫɤɢɣ ɦɚɬɟɪɢɚɥ ɜ Ƚɥɚɜɟ 1).

II. Ɂɚɩɢɲɟɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɹ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɛɪɭɫɤɚ ɨɬɧɨɫɢɬɟɥɶɧɨ ɢɧɟɪɰɢɚɥɶɧɨɣ ɫɢɫɬɟɦɵ ɨɬɫɱɟɬɚ, ɠɟɫɬɤɨ ɫɜɹɡɚɧɧɨɣ ɫ ɡɚɛɨɪɨɦ, ɜ ɩɪɨɟɤɰɢ-

ɹɯ ɧɚ ɬɚɧɝɟɧɰɢɚɥɶɧɭɸ ɢ ɧɨɪɦɚɥɶɧɭɸ ɨɫɢ:

 

ma

m

dX

 

F ,

(2.95)

 

 

 

W

 

 

 

d t

ɬɪ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

man

m

X2

N .

(2.96)

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ȼɨɫɩɨɥɶɡɭɟɦɫɹ ɡɚɤɨɧɨɦ Ⱥɦɨɧɬɨɧɚ – Ʉɭɥɨɧɚ ɞɥɹ ɫɢɥɵ ɬɪɟɧɢɹ

ɫɤɨɥɶɠɟɧɢɹ:

 

 

 

 

 

 

 

Fɬɪ

PN .

 

(2.97)

III ɂɡ (2.95) – (2.97) ɩɨɥɭɱɢɦ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ ɞɥɹ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ ɦɨ-

ɞɭɥɹ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɛɪɭɫɤɚ:

 

 

dX

P

X2

 

 

 

 

 

.

(2.98)

 

d t

 

 

 

 

 

R

 

 

Ɋɟɲɚɹ ɭɪɚɜɧɟɧɢɟ (2.98) ɦɟɬɨɞɨɦ ɪɚɡɞɟɥɟɧɢɹ ɩɟɪɟɦɟɧɧɵɯ, ɩɨ-

ɥɭɱɢɦ:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dX

 

 

P

d t

,

(2.99)

 

X2

 

 

 

R

 

 

Ƚɥɚɜɚ 2. Ⱦɢɧɚɦɢɤɚ ɦɚɬɟɪɢɚɥɶɧɨɣ ɬɨɱɤɢ ɢ ɩɪɨɫɬɟɣɲɢɯ ɫɢɫɬɟɦ

69

1 P t C .

X R

Ʉɨɧɫɬɚɧɬɭ ɋ

(X(0) X0 ): C

1

.

 

 

X0

(2.100)

ɜ (2.100) ɨɩɪɟɞɟɥɢɦ ɢɡ ɧɚɱɚɥɶɧɵɯ ɭɫɥɨɜɢɣ

Ɍɚɤɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ, ɦɨɞɭɥɶ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɛɪɭɫɤɚ ɜ ɦɨɦɟɧɬ ɜɪɟɦɟɧɢ t, ɤɨɝɞɚ ɛɪɭɫɨɤ ɟɳɟ ɞɜɢɠɟɬɫɹ ɜɞɨɥɶ ɡɚɛɨɪɚ, ɨɩɪɟɞɟɥɹɟɬɫɹ ɫɥɟɞɭɸɳɢɦ ɨɛɪɚɡɨɦ:

X X0

 

1

 

.

(2.101)

 

PX0

 

1

t

 

R

 

 

 

 

 

 

Ɂɚɦɟɬɢɦ, ɱɬɨ ɞɥɹ ɥɸɛɨɝɨ ɦɨɦɟɧɬɚ ɜɪɟɦɟɧɢ t ɢ ɩɪɢ ɥɸɛɨɣ, ɧɟ ɪɚɜɧɨɣ ɧɭɥɸ, ɧɚɱɚɥɶɧɨɣ ɫɤɨɪɨɫɬɢ X0, ɫɤɨɪɨɫɬɶ ɛɪɭɫɤɚ X > 0. ɗɬɨ ɨɡɧɚɱɚɟɬ, ɱɬɨ ɛɪɭɫɨɤ ɧɟ ɨɫɬɚɧɨɜɢɬɫɹ, ɚ ɨɛɹɡɚɬɟɥɶɧɨ ɩɪɨɣɞɟɬ ɜɫɸ ɨɛɥɚɫɬɶ, ɨɝɪɚɧɢɱɟɧɧɭɸ ɡɚɛɨɪɨɦ, ɩɨɫɤɨɥɶɤɭ ɫ ɭɦɟɧɶɲɟɧɢɟɦ ɫɤɨɪɨɫɬɢ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɛɪɭɫɤɚ ɭɦɟɧɶɲɚɟɬɫɹ ɢ ɫɢɥɚ ɬɪɟɧɢɹ ɫɤɨɥɶɠɟɧɢɹ ɦɟɠɞɭ ɛɪɭɫɤɨɦ ɢ ɡɚɛɨɪɨɦ.

ɉɭɬɶ, ɩɪɨɣɞɟɧɧɵɣ ɬɟɥɨɦ ɡɚ ɜɪɟɦɹ d t

ɫ ɦɨɦɟɧɬɚ ɜɪɟɦɟɧɢ t,

ɩɪɢ ɞɜɢɠɟɧɢɢ ɜɞɨɥɶ ɡɚɛɨɪɚ, ɪɚɜɟɧ:

 

d s X d t X0

 

1

 

d t .

(2.102)

1

PX0

t

 

 

 

R

 

ɉɭɬɶ, ɩɪɨɣɞɟɧɧɵɣ ɬɟɥɨɦ ɡɚ ɜɪɟɦɹ t ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɜɞɨɥɶ ɡɚɛɨɪɚ ɩɨɥɭɱɢɦ ɢɧɬɟɝɪɢɪɨɜɚɧɢɟɦ (2.102) ɩɨ ɜɪɟɦɟɧɢ:

s

 

R

 

 

§

 

 

 

 

PX

0

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ln¨1

 

 

¸ .

(2.103)

 

P

 

R

 

 

 

 

 

©

 

 

 

 

 

 

¹

 

Ⱦɥɹ ɨɩɪɟɞɟɥɟɧɢɹ ɜɪɟɦɟɧɢ, ɱɟɪɟɡ ɤɨɬɨɪɨɟ ɛɪɭɫɨɤ ɩɨɤɢɧɟɬ ɨɛ-

ɥɚɫɬɶ, ɨɝɪɚɧɢɱɟɧɧɭɸ ɡɚɛɨɪɨɦ ɩɪɟɨɛɪɚɡɭɟɦ (2.103) ɤ ɜɢɞɭ:

 

 

 

 

R

 

§

P

s

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

¨e R

1¸ .

(2.104)

PX

 

 

0

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©

 

 

 

 

 

¹

 

 

ɉɨɫɤɨɥɶɤɭ

ɞɥɢɧɚ ɡɚɛɨɪɚ s SR ɢɫɤɨɦɨɟ ɜɪɟɦɹ

ɞɜɢɠɟɧɢɹ

ɛɪɭɫɤɚ ɜɞɨɥɶ ɡɚɛɨɪɚ t0

ɪɚɜɧɨ:

 

t0

 

 

 

R

 

 

eSP 1 .

 

(2.105)

 

 

PX

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

70 ɆȿɏȺɇɂɄȺ. ɆȿɌɈȾɂɄȺ Ɋȿɒȿɇɂə ɁȺȾȺɑ

ɉɪɢ ɦɚɥɵɯ ɡɧɚɱɟɧɢɹɯ ɤɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬɚ ɬɪɟɧɢɹ ( SP 1 ) ɜɪɟɦɹ

ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɛɪɭɫɤɚ t0 ɛɭɞɟɬ ɪɚɜɧɨ

 

 

t0

R

 

eSP 1

R

 

(1

SP ...) 1 # SR .

(2.106)

PX

 

PX

 

 

0

 

0

 

X

0

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɂɚɞɚɱɚ 2.9

ɇɚ ɫɬɨɥɟ ɥɟɠɢɬ ɞɨɫɤɚ ɦɚɫɫɨɣ Ɇ = 1 ɤɝ, ɚ ɧɚ ɞɨɫɤɟ – ɝɪɭɡ ɦɚɫɫɨɣ m = 2 ɤɝ. Ʉɚɤɭɸ ɫɢɥɭ F ɧɭɠɧɨ ɩɪɢɥɨɠɢɬɶ ɤ ɞɨɫɤɟ, ɱɬɨɛɵ ɨɧɚ ɜɵɫɤɨɥɶɡɧɭɥɚ ɢɡ-ɩɨɞ ɝɪɭɡɚ? Ʉɨɷɮɮɢɰɢɟɧɬ ɬɪɟɧɢɹ ɦɟɠɞɭ ɝɪɭɡɨɦ ɢ ɞɨɫɤɨɣ ɪɚɜɟɧ P1 = 0,25, ɚ ɦɟɠɞɭ ɞɨɫɤɨɣ ɢ ɫɬɨɥɨɦ – P2 = 0,5.

Ɋɟɲɟɧɢɟ

I.ȼɵɛɟɪɟɦ ɫɢɫɬɟɦɭ ɤɨɨɪɞɢɧɚɬ ɬɚɤ, ɤɚɤ ɩɨɤɚɡɚɧɨ ɧɚ ɪɢɫ. 2.15

ɢɢɡɨɛɪɚɡɢɦ ɫɢɥɵ, ɞɟɣɫɬɜɭɸɳɢɟ ɧɚ ɬɟɥɚ ɫɢɫɬɟɦɵ.

Y

RN

 

 

 

 

 

Fɬɪ1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fɬɪ1 Fɬɪ

 

mg

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

Mg

 

 

 

X

 

 

 

 

 

 

 

 

Ɋɢɫ. 2.15

 

 

 

 

ɇɚ ɝɪɭɡ ɜ ɩɪɨɰɟɫɫɟ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɞɟɣɫɬɜɭɸɬ ɫɢɥɚ ɬɹɠɟɫɬɢ mg, ɫɢɥɚ ɬɪɟɧɢɹ Fɬɪ1 ɢ ɫɢɥɚ ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ ɞɨɫɤɢ N. Ʉ ɞɨɫɤɟ ɩɪɢ-

ɥɨɠɟɧɵ ɝɨɪɢɡɨɧɬɚɥɶɧɚɹ ɫɢɥɚ F, ɫɢɥɚ ɬɹɠɟɫɬɢ Mg, ɫɢɥɚ ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɣ ɪɟɚɤɰɢɢ ɫɬɨɥɚ R, ɫɢɥɚ ɧɨɪɦɚɥɶɧɨɝɨ ɞɚɜɥɟɧɢɹ ɝɪɭɡɚ N ɢ ɫɢɥɵ ɬɪɟɧɢɹ ɫɨ ɫɬɨɪɨɧɵ ɝɪɭɡɚ ɢ ɫɬɨɥɚ Fɬɪ1 ɢ Fɬɪ2 . ɋɢɥɚɦɢ ɫɨɩɪɨɬɢɜɥɟɧɢɹ ɜɨɡ-

ɞɭɯɚ ɩɪɟɧɟɛɪɟɝɚɟɦ.

ɉɪɨɚɧɚɥɢɡɢɪɭɟɦ ɯɚɪɚɤɬɟɪ ɞɜɢɠɟɧɢɹ ɬɟɥ ɫɢɫɬɟɦɵ. ȿɫɥɢ ɩɪɢɥɨɠɟɧɧɚɹ ɤ ɞɨɫɤɟ ɫɢɥɚ F ɦɚɥɚ, ɬɨ ɝɪɭɡ ɢ ɞɨɫɤɚ ɞɜɢɠɭɬɫɹ ɫ ɨɞɢɧɚɤɨɜɵɦ ɭɫɤɨɪɟɧɢɟɦ (ɢɥɢ ɩɨɤɨɹɬɫɹ), ɚ ɫɢɥɚ ɬɪɟɧɢɹ Fɬɪ1 ɦɟɠɞɭ ɝɪɭɡɨɦ ɢ

ɞɨɫɤɨɣ ɹɜɥɹɟɬɫɹ ɫɢɥɨɣ ɬɪɟɧɢɹ ɩɨɤɨɹ. ɋ ɭɜɟɥɢɱɟɧɢɟɦ ɜɧɟɲɧɟɣ ɫɢɥɵ