Задача д2
Механическая
система состоит из прямоугольной
вертикальной плиты
1 массы
кг, движущейся вдоль горизонтальных
направляющих,
и груза D
массы
кг (рис. Д2.0 — Д2.9, табл. Д2). В
момент времени
,
когда скорость плиты
м/с, груз под
действием внутренних сил начинает
двигаться по желобу плиты.
На
рис. Д2.0 – Д2.3 желоб КЕ
прямолинейный
и при движении груза расстояние
s
= AD
изменяется
по закону
,
а
на
рис. Д2.4 – Д2.9 желоб
– окружность радиуса R
=
0,8
м и при движении груза угол
изменяется
по закону
.
В табл. Д2 эти зависимости
даны отдельно для рис. Д2.0 и
Д2.1,
для рис. Д2.2 и Д2.3 и т.д., где s
выражено
в метрах,
– в радианах, t
– в секундах.
Считая
груз материальной точкой и пренебрегая
всеми сопротивлениями,
определить зависимость
,
т.е. скорость плиты как функцию
времени.
Указания. Задача Д2 – на применение теоремы об изменении количества движения системы. При решении составить уравнение, выражающее теорему, в проекции на горизонтальную ось.
Рис. Д2.0 Рис. Д2.1 Рис. Д2.2
Рис. Д2.3 Рис. Д2.4 Рис. Д2.5
Рис. Д2.6 Рис. Д2.7
Рис. Д2.8 Рис. Д2.9
Таблица Д2
Номер условия |
|
|
||
pис. Д2.0, Д2.1 |
рис. Д2.2, Д2.3 |
рис. Д2.4 – Д2.6 |
pис. Д2.7 – Д2.9 |
|
0 |
0,4sin( |
0,4(6t2-2) |
2 (3-2t2)/3 |
4 (2t2-1) |
1 |
1,6cos( t/2) |
0,8sin( t2/2) |
4 (1-3t2)/4 |
2 (1-4t2)/3 |
2 |
0,9(2t2-1) |
1,2cos( t) |
2 (t2-3)/6 |
4 (3+4t2)/6 |
3 |
2,4sin( t2/3) |
2,3sin( t2/6) |
4 (2-t2) |
2 (t2+1)/2 |
4 |
1,5cos( t/6) |
0,6cos( t/3) |
2 (1+2t2)/6 |
4 (1-5t2)/4 |
5 |
2,6sin( t2/4) |
3,7(3-4t2) |
4 (5t2+1)/4 |
2 (t2-4)/3 |
6 |
1,8(2-3t2) |
4,8sin( t2/3) |
2 (t2-2)/2 |
4 t2/4 |
7 |
6,6cos( t/3) |
2,9cos( t/4) |
4 (3+t2)/3 |
2 (3t2-1)/6 |
8 |
1,8sin( t2/6) |
7,2sin( t2) |
2 t2/2 |
4 (t2+3)/4 |
9 |
0,9cos( t/4) |
1,8cos( t/6) |
4(t2+2)/6 |
2 (2- t2)/4 |
t2)
Задача д3
Механическая
система состоит из грузов 1 и 2, ступенчатого
шкива 3 с радиусами ступеней R3=0,3
м, r3=0,1
м и радиусом инерции относительно оси
вращения
=0,2
м, блока 4 радиуса R4=0,2
м и катка (или подвижного блока) 5 (рис.
Д3.0 – Д3.9, табл. Д3); тело 5 считать сплошным
однородным цилиндром, а массу блока 4 –
равномерно распределенной по ободу.
Коэффициент трения грузов о плоскость
f=0,1.
Тела системы соединены друг с другом
нитями, перекинутыми через блоки и
намотанными на шкив 3 (или на шкив и
каток); участки нитей параллельны
соответствующим плоскостям. К одному
из тел прикреплена пружина с коэффициентом
жесткости с.
Под действием силы F=f(s), зависящей от перемещения s точки ее приложения, система приходит в движение из состояния покоя; деформация пружины в момент начала движения равна нулю. При движении на шкив 3 действует постоянный момент М сил сопротивления (от трения в подшипниках).
Определить
значение искомой величины в тот момент
времени, когда перемещение s
станет равным s1=0,2
м. Искомая величина указана в графе
«Найти» таблицы, где
обозначено: V1,
V2,
Vc5
–
скорости
грузов 1, 2 и
центра
масс тела 5
соответственно,
и
– угловые скорости тел 3 и 4.
Все катки, включая и катки, обмотанные нитями (как, например, каток 5 на рис. Д3.2), катятся по плоскостям без скольжения.
На всех рисунках не изображать груз 2, если m2=0; остальные тела должны изображаться и тогда, когда их масса равна нулю.
Указания. Задача Д3 – на применение теоремы об изменении кинетической энергии системы. При решении задачи следует учесть, что кинетическая энергия Т системы равна сумме кинетических энергий всех входящих в систему тел; эту энергию нужно выразить через ту скорость (линейную или угловую), которую в задаче надо определить. При вычислении Т для установления зависимости между скоростями точек тела, движущегося плоскопараллельно, или между его угловой скоростью и скоростью центра масс воспользоваться мгновенным центром скоростей (кинематика). При вычислении работы надо все перемещения выразить через заданное перемещение s1, учтя, что зависимость между перемещениями здесь будет такой же, как между соответствующими скоростями.
Номер условия |
m1, кг |
m2, кг |
m3, кг |
m4, кг |
m5, кг |
c, Н/м |
M, Нм |
F=f(s), Н |
Найти |
0 |
0 |
6 |
4 |
0 |
5 |
200 |
1,2 |
80(4+5s) |
|
1 |
8 |
0 |
0 |
4 |
6 |
320 |
0,8 |
50(8+3s) |
|
2 |
0 |
4 |
6 |
0 |
5 |
240 |
1,4 |
60(6+5s) |
|
3 |
0 |
6 |
0 |
5 |
4 |
300 |
1,8 |
80(5+6s) |
|
4 |
5 |
0 |
4 |
0 |
6 |
240 |
1,2 |
40(9+4s) |
|
5 |
0 |
5 |
0 |
6 |
4 |
200 |
1,6 |
50(7+8s) |
|
6 |
8 |
0 |
5 |
0 |
6 |
280 |
0,8 |
40(8+9s) |
|
7 |
0 |
4 |
0 |
6 |
5 |
300 |
1,5 |
60(8+5s) |
|
8 |
4 |
0 |
0 |
5 |
6 |
320 |
1,4 |
50(9+2s) |
|
9 |
0 |
5 |
6 |
0 |
4 |
280 |
1,6 |
80(6+7s) |
|
Таблица Д3
Рис. Д3.0 Рис. Д3.1
Рис. Д3.2 Рис. Д3.3
Рис. Д3.4 Рис. Д3.5
Рис. Д3.6 Рис. Д3.7
Рис. Д3.8 Рис. Д3.9