|
|
|
Глава 1. Кинематика точки и твёрдого тела
Примеры решения задач по теме: Кинематика твёрдого телаПри решении задач по этой теме обращайте внимание на связь кинематических характеристик поступательного и вращательного движений. При этом могут быть в одних случаях одинаковыми угловые скорости (например, задача 2), а в других — линейные скорости движения (например, задача 1). Задача 1. Два шкива соединены ременной передачей, передающей вращение от одного шкива к другому. Ведущий шкив вращается с частотой ν1 = 3000 об/мин, ведомый шкив — с частотой ν2 = 600 об/мин. Ведомый шкив имеет диаметр D2 = 500 мм. Какой диаметр D1 у ведущего шкива? Р е ш е н и е. Ведущий шкив вращается с угловой скоростью ω1 = 2πν1, а ведомый — со скоростью ω2 = 2πν2. Скорость приводного ремня равна линейной скорости точек окружностей того и другого шкива: υ = ω1R1 = ω2R2. Отсюда Задача 2. Колесо, радиус которого 40 см, катится по горизонтальной дороге со скоростью 2 м/с. Определите скорости относительно дороги точек колеса, находящихся на концах его вертикального и горизонтального диаметров, а также ускорения этих точек. Р е ш е н и е. Точка О1 неподвижна относительно земли (рис. 1.64), следовательно, υ1 = 0. Если считать, что через точку О1 проходит мгновенная ось вращения, то относительно неё скорости всех точек, согласно уравнению (1.29), будут равны υ = ωr, где r — расстояние от точки O1 до выбранной точки обода. Угловая скорость вращения ω = υ0/R.
Тогда υc = υD = ωR√2 = υ0√2 ≈ 2,8 м/с. Скорость точки A υA = 2ωR = 2υ0 = 4 м/с. Все точки обода относительно оси вращения движутся с одинаковыми линейными скоростями и, следовательно, с одинаковым ускорениями
Заметим, что эту задачу также можно решить на основе закона сложения скоростей. Так, например, скорость точки D равна сумме скорости Задача 3. Катушка с намотанной на неё нитью может катиться по поверхности горизонтального стола без скольжения. С какой скоростью υ0 и в каком направлении будет перемещаться ось катушки, если конец нити тянуть в горизонтальном направлении со скоростью υ? Радиус внутренней части катушки r, внешней — R (рис. 1.65).
|
|
|