M04235_1
.pdfТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА
Таблиця 3.3
№ |
vA, |
, |
, |
h0, |
С, |
Визначити |
вар. |
м/с |
с |
град |
см |
Н/см |
додатково |
1 |
15 |
1.0 |
35 |
– |
– |
– |
2 |
12 |
2.0 |
30 |
– |
– |
– |
3 |
0 |
1.5 |
30 |
50 |
3 |
vD |
4 |
6 |
0.9 |
50 |
– |
– |
vD |
5 |
0 |
– |
60 |
40 |
4 |
vD |
6 |
2 |
0.5 |
30 |
– |
6 |
h |
7 |
0 |
2 |
15 |
20 |
4 |
vD |
8 |
15 |
0.3 |
30 |
– |
– |
H |
9 |
6 |
0.1 |
45 |
30 |
2 |
vD |
10 |
15 |
0.3 |
30 |
– |
5 |
vD, h |
11 |
6 |
1.0 |
30 |
– |
4 |
vD, h |
12 |
1 |
0.1 |
15 |
– |
– |
vD |
13 |
0 |
1.0 |
30 |
– |
– |
S |
14 |
4 |
0.3 |
10 |
– |
2 |
h |
15 |
20 |
2.0 |
75 |
– |
2 |
h |
16 |
10 |
0.3 |
60 |
– |
– |
vD |
17 |
2 |
0.2 |
75 |
40 |
4 |
vD |
18 |
7 |
0.5 |
15 |
– |
4 |
vD, h |
19 |
6 |
0.5 |
75 |
– |
– |
– |
20 |
15 |
0.5 |
15 |
– |
10 |
vD, h |
21 |
15 |
1.0 |
25 |
– |
4 |
h |
22 |
6 |
0.5 |
30 |
– |
– |
– |
23 |
4 |
0.6 |
30 |
– |
– |
– |
24 |
14 |
3.0 |
10 |
– |
3 |
h |
25 |
4 |
0.3 |
75 |
– |
– |
– |
26 |
11 |
0.2 |
15 |
– |
– |
vD |
27 |
10 |
0.2 |
60 |
– |
– |
tDE |
28 |
0 |
0.2 |
75 |
– |
– |
vD |
29 |
4 |
0.4 |
30 |
– |
2 |
vD, h |
30 |
0 |
1.5 |
30 |
30 |
1 |
vD |
|
|
|
|
|
|
141 |
2 ДИНАМІКА
Рисунок 3.3
142
ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА
2h0
Продовження рисунка 3.3
143
2 ДИНАМІКА
h
C
VA
Продовження рисунка 3.3
144
ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА
2R
Продовження рисунка 3.3
145
2 ДИНАМІКА
146
ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА
3.9 Приклад виконання завдання Д.2
В умовах завдання Д.2
визначити vB, vС, vD, NС, h, якщо дано (рис. 3.4).:
– |
m=0.5 кг; |
– f=0.1; |
– |
vA=0.8 м/с; |
– h0=0; |
– |
R=0.2 м; |
– =0.1 с |
– |
c=10 Н/см=1000 Н/м; |
(час руху кульки на ділянці ВD).
Розв’язання
Для визначення швидко-
стей vC і vB користуємося теоремою про зміну кінетичної енергії матеріальної точки на ділянках АС і АВ.
На цих ділянках точка ру-
хається під дією сили ваги G (силою тертя на криволінійних ділянках траєкторії руху нехтуємо).
|
|
|
|
|
|
y |
|
vA |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
A R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
|
|
|
|
2R |
G |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
H |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
C |
an |
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|||||||||||
|
|
vC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
vB Fтр |
v |
|
|
пр |
E |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
D |
тр |
||||||||||||||||||
|
|
|
G |
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
|
|
h |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
G |
|
|
|
|
|
G |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 3.4
На ділянці АС: |
|
m C2 |
mvA2 Ak G H1 mg 4R ; |
|
|
|
|
2 |
2 |
|
v2 |
v2 8gR ;vBC=4.04 м/с. |
||
|
C |
|
A |
|
На ділянці АВ: |
mvB2 |
mvA2 Ak G H2 mg6R ; |
||
|
|
2 |
|
2 |
vB2 v 2A 12gR ; vB 4.92 м/с.
Для визначення тиску рухомої кульки на стінку трубки в положенні С записуємо диференціальне рівняння руху кульки на заданій кривій в проекції на внутрішню нормаль Cn, тобто
man Fkn ; |
mv2 |
C Fkn NC , |
|
|
2R |
147
2 ДИНАМІКА
|
NC |
mv2 |
22.68 H. |
звідcи |
C |
||
|
|
2R |
|
Щоб визначити швидкість кульки в положенні D, користуємося теоремою про зміну кількості руху матеріальної точки на ділянці ВD (рис. 3.4)
|
|
|
|
|
mvDx mvBx Skx , |
||
де Skx |
– сума проекцій імпульсів сил |
|
; |
||||
G |
|||||||
|
|
, |
|
тр |
|
||
|
N |
F |
– відповідно нормальна реакція і сила тертя ковзання, |
||||
які діють на рухому точку, на вісь абсцис. |
|||||||
Через те, що vDx vD і vBx vB , |
|||||||
|
|
Fтр fN fG fmg ; Skx Fтр fmg , |
|||||
то |
mvD mvB fmg . |
Звідси vD vB fg 4.82 м/с.
Для визначення максимального стиску пружини користуємося на ділянці DЕ теоремою про зміну кінетичної енергії матеріальної точки
|
mvE2 mvD2 |
Ak ch2 |
Fтр h . |
|
|||||
|
2 |
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
Враховуючи, що vE=0, отримуємо |
|
|
|
|
|
||||
ch2 |
fmgh mvD2 |
0 |
або |
h2 |
2 fmg |
h mvD2 |
0 . |
||
2 |
c |
||||||||
2 |
|
|
|
|
c |
|
Розв’язуючи це квадратне рівняння при заданих числових значеннях величин, знаходимо
h=0.011 м.
Отримані результати наведені в таблиці 3.4.
Таблиця 3.4
vB |
vC |
vD |
NC |
h |
4.92 |
м/с |
|
Н |
м |
4.04 |
4.82 |
23.68 |
0.011 |
148
ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА
3.10Завдання Д.3. Застосування теореми про зміну моменту кількості руху механічної системи для визначення кутової швидкості твердого тіла
Тіло Н масою m1 (рис. 3.5) обертається навколо вертикальної осі Oz з постійною кутовою швидкістю 0. Точка K масою m2 розпочинає відносний рух з точки А до В за законом S=f(t).
Знайти кутову швидкість тіла Н для t= , нехтуючи опором обертання тіла Н.
Точку K приймають як самохідний візок, відносний рух якого проходить під дією внутрішніх сил, а h – відстань між осями Oz і Cz1. Тіло Н є:
–прямим круговим конусом (варіанти 1, 6, 11, 16, 21, 26);
–кубом (варіанти 2, 7, 12, 17, 22, 27);
–кулею (варіанти 3, 8, 13, 18, 23, 28);
–однорідним диском (варіанти 4, 9, 14, 19, 24, 29);
–квадратною пластиною (варіанти 5, 10, 15, 20, 25, 30).
Необхідні для розв’язку задач дані наведені в таблиці 3.5.
Таблиця 3.5
№ |
m1 |
|
m2 |
0 |
|
|
R |
a |
h |
|
S=f(t) |
|
|
|
|
||
вар. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг |
с–1 |
с |
град |
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
10 |
|
2 |
2 |
1 |
30 |
– |
– |
– |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.3 2t |
|
|
1 |
|
|||
2 |
50 |
|
2 |
4 |
1 |
– |
– |
10 |
– |
|
0.25t3 |
|
|
|
|
||
3 |
15 |
|
1 |
1 |
2 |
– |
1 |
– |
R |
|
0.25t2 |
|
|
|
|
||
4 |
9 |
|
3 |
–2 |
1 |
– |
2 |
– |
– |
|
2 3t2 |
|
|
|
|
||
5 |
8 |
|
2 |
–4 |
2 |
– |
– |
2 |
– |
0.1 |
|
|
2 |
2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 3t |
|
|
|
|
|||
6 |
10 |
|
2 |
1 |
1 |
30 |
2 |
– |
– |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
3 3t |
|
|
1 |
|
||
7 |
4 |
|
1 |
–2 |
2 |
– |
– |
3 |
– |
|
2 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.3 t |
|
1 |
|
|
|
||
9 |
12 |
|
3 |
2 |
2 |
– |
4 |
– |
R/2 |
|
0.6t2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a/4 |
|
2 / 4 t2 |
|
|||||
10 |
8 |
|
2 |
–1 |
2 |
– |
– |
3 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
149 |
2 ДИНАМІКА
Продовження таблиці 3.5
№ |
m1 |
|
m2 |
0 |
|
|
R |
a |
|
h |
|
|
|
S=f(t) |
|
|
|
|
|||||
вар. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг |
с |
–1 |
с |
град |
|
|
|
|
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||
11 |
6 |
|
1 |
1 |
1 |
– |
2 |
– |
|
– |
|
|
2 6 |
2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t |
|
|
|
|||
12 |
14 |
|
3 |
4 |
1 |
– |
– |
2 |
|
2 |
|
2 |
|
0.2 t |
3 |
1 |
|
|
|||||
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
13 |
15 |
|
2 |
5 |
2 |
– |
2 |
– |
|
R/2 |
|
|
0.5t2 |
|
|
|
|
||||||
14 |
7 |
|
3 |
–2 |
2 |
– |
2 |
– |
|
R/2 |
|
|
0.25 t2 |
|
|
|
|
||||||
15 |
8 |
|
2 |
2 |
2 |
– |
– |
2 |
|
– |
|
|
|
|
|
2 |
|
4 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.25 t |
|
|
|
|
||||
16 |
20 |
|
3 |
–3 |
1 |
– |
2 |
– |
|
R/2 |
|
|
0.8t2 |
|
|
|
|
||||||
17 |
8 |
|
2 |
–4 |
2 |
– |
– |
2 |
|
2 |
|
4 |
|
|
3 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
4 2t |
|
|
|
1 |
|
|
|
|||
18 |
25 |
|
5 |
4 |
2 |
– |
2 |
– |
|
R/2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0.3 t |
|
|
1 |
|
|
|
||
19 |
10 |
|
2 |
3 |
2 |
– |
2 |
– |
|
R |
|
|
|
0.6t2 |
|
|
|
|
|||||
20 |
12 |
|
1 |
2 |
2 |
– |
– |
2 |
|
a/4 |
|
|
0.1 2t2 1 |
|
|||||||||
21 |
10 |
|
2 |
2 |
1 |
– |
2 |
– |
|
– |
|
|
R 3 2t 2 t |
||||||||||
22 |
8 |
|
1 |
–1 |
3 |
– |
– |
2 |
|
a/2 |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
0.4 t |
|
|
1 |
|
|
|
||||||||||||
23 |
25 |
|
2 |
–3 |
1 |
– |
2 |
– |
|
R/2 |
|
|
0.5t2 |
|
|
|
|
||||||
24 |
14 |
|
2 |
3 |
2 |
– |
2 |
– |
|
R/2 |
|
|
0.4 2t3 t2 |
||||||||||
25 |
12 |
|
1 |
4 |
2 |
– |
– |
2 |
|
a/2 |
|
|
0.3t3 |
|
|
|
|
||||||
26 |
12 |
|
2 |
2 |
2 |
– |
2 |
– |
|
– |
|
|
|
3.4t |
|
|
|
|
|||||
27 |
24 |
|
2 |
–1 |
2 |
– |
– |
2 |
|
a/2 |
|
|
0.8t3 |
|
|
|
|
||||||
28 |
25 |
|
3 |
–2 |
1 |
– |
2 |
– |
|
R/2 |
|
|
0.4t2 |
|
|
|
|
||||||
29 |
5 |
|
2 |
2 |
2 |
– |
4 |
– |
|
R |
|
|
|
2 3 3t2 1 |
|
||||||||
30 |
12 |
|
2 |
3 |
2 |
– |
– |
2 |
|
2 |
|
2 |
|
1 9 3t |
2 |
1 |
|
||||||
|
|
a |
|
|
|
|
150