Теорема моментов и теорема площадей

ТЕОРЕМА МОМЕНТОВ И ТЕОРЕМА ПЛОЩАДЕЙ [c.10]

ТЕОРЕМА МОМЕНТОВ И ТЕОРЕМА ПЛОЩАДЕЙ В ОТНОСИТЕЛЬНОМ ДВИЖЕНИИ ОКОЛО ЦЕНТРА ИНЕРЦИИ [c.31]

Теорема об изменении момента количества движения точки (теорема моментов) и закон площадей. Возьмем основное уравнение динамики [c.328]

К числу общих теорем динамики относятся теорема об изменении количества движения с ее модификациями — теоремой импульсов и теоремой о движении центра масс, теорема об изменении момента количеств движения, сводящаяся в частном случае центральных сил к теореме площадей, а также теорема [c.105]

Пример. Центральные силы. Допустим, что равнодействующая Р сил, приложенных к точке, является центральной, т. е. ее направление все время проходит через неподвижную точку О. Если эту точку принять за начало, то момент Р относительно каждой из трех координатных осей будет равен нулю и теорема площадей будет применима к проекциям движения на каждую из трех координатных плоскостей. В этом случае траектория будет лежать в плоскости, проходящей через центр сил. В самом деле, имеем три уравнения [c.272]

В относительном движении по отношению к осям Ох у г постоянного направления, проведенным через О, главный момент Оа относительно точки О количеств относительных движений остается постоянным по величине и направлению (п. 350, пример 5°) и теорема площадей применима к проекциям движения на каждую из трех координатных плоскостей. [c.64]

Скорость точки V направлена по касательной к траектории (т. е. к геодезической линии) реакция поверхности N направлена по нормали к поверхности и будет пересекать ось z. Так как N пересекает ось вращения, то момент силы N относительно этой оси равен нулю, следовательно, по теореме, площадей момент скорости относительно оси вращения будет величина постоянная. Таким образом, если обозначить через г радиус параллели, проходящей через М, то [c.425]

Теорема 3.7.6. (Теорема площадей). Если проекция момента силы на какое-либо постоянное направление и равна нулю, то проекция радиуса-вектора материальной точки на плоскость, перпендикулярную и, заметает в любые равные промежутки времени одинаковые площади. [c.193]

Для вычисления осевых моментов инерции сложных сечений часто приходится пользоваться теоремой о моментах инерции относительно параллельных осей. Момент инерции сечения относительно оси, не проходящей через его центр тяжести, равен сумме момента инерции сечения относительно своей центральной оси, параллельной данной оси, и произведения площади сечения на квадрат расстояния между осями. [c.56]

Интеграл площадей. Внешними силами, действующими на тело, являются реакция неподвижной точки, пересекающая ось и сила тяжести Mg, параллельная этой оси. Сумма их моментов относительно оси Од, равна нулю следовательно, сумма моментов количеств движения относительно оси Од, постоянна-, теорема площадей применима к проекции движения на плоскость х У1. Мы [c.175]

В этом случае результирующий момент внешних сил относительно любой оси, проходящей через неподвижную точку О, равен нулю поэтому теорема площадей применима к проекции движения на любую неподвижную плоскость. Примем произвольную плоскость за плоскость ху, и так как постоянная С равна то в проекциях на эту плоскость будем иметь [c.14]

Мы покажем в этой главе, что три общие теоремы динамики (теоремы моментов, площадей и живой силы) имеют место и в относительном движении системы около ее центра инерции, если на систему действуют те же реальные силы, которыми определяется ее абсолютное движение. [c.28]

Теорема площадей. — Теорема площадей в абсолютном движении имеет место в том случае, когда главный момент внешних сил относительно некоторой неподвижной оси постоянно равен нулю. Если эту ось принять за ось г, то теорема моментов непосредственно дает К = С, где есть главный момент количеств движения относительно оси г и С — так [c.34]

Замечание. — В приложениях теоремы площадей почти всегда принимают за полюс центр инерции. Между тем следует заметить, что если эта теорема приложима к проекции движения на плоскость, проходящую через центр инерции Г, взятый за центр моментов, то она приложима также ко всякой другой точке той же плоскости, взятой в качестве центра, причем постоянная площадей остается неизменной. В самом деле, примем эту плоскость за плоскость х у и Г за начало координат. Тогда постоянная площадей будет равна проекции К = С относительного кинетического момента К на ось Гд. Но К не зависит от центра моментов. Поэтому К з сохраняет одно и то же постоянное значение, каково бы ни было положение оси г, перпендикулярной к плоскости х у , и, следовательно, каково бы ни было положение взятой в качестве центра моментов точки, в которой эта ось пересекает плоскость проекций х у . [c.35]

Как известно, дифференциальные уравнения задачи п тел допускают десять классических интегралов шесть интегралов количества движения, три интеграла площадей и один интеграл энергии, которые соответствуют законам сохранения количества движения, кинетического момента и механической энергии системы. Эти интегралы обладают тем свойством, что они алгебраически содержат координаты и скорости точек. На вопрос, существуют ли другие подобные интегралы, отвечает теорема Брунса [c.108]

Под общими законами динамики понимаются законы изменения количества движения, момента количества движения и кинетической энергии, а также различные условия, при выполнении которых из этих законов могут быть получены интегралы движения. Несмотря на значительные успехи аналитической механики, общие законы динамики и получающиеся из них интегралы движения играют до настоящего времени очень важную роль. Н. Е. Жуковский в своих исследованиях широко использовал общие законы динамики. В 1893 г. была решена сложная задача о движении без скольжения по горизонтальной плоскости полого шара с гироскопом внутри. В 1897 г. С. А. Чаплыгин указал на ряд новых условий, при выполнении которых имеют место интегралы движения, представляющие собою обобщение известных интегралов сохранения количества движения и момента количества движения. Одновременно он проиллюстрировал их применение на ряде систем, состоящих из нескольких катающихся и скользящих друг по другу твердых шаров. В 1903 г., опираясь на найденное им обобщение закона сохранения момента количества движения (теоремы площадей), С. А. Чаплыгин дал блестящее решение общей задачи о катании симметричного шара по горизонтальной плоскости. [c.48]

При вычислении осевых моментов инерции сложных сечений часто приходится пользоваться теоремой о моментах инерции относительно параллельных осей. Момент инерции сечения относительно оси, не проходящей через его центр тяжести, равен сумме момента инерции сечения относительно своей центральной оси, параллельной данной оси, и произведения площади сечения на квадрат расстояния между осями. В аналитической форме эта теорема для случая, показанного на рис. 75, с, имеет вид [c.112]

Применение теоремы об изменении момента количества движения относительно оси позволило получить зависимость между проекциями скорости и координатами движущейся точки, т. е. один из первых интегралов уравнений динамики [его называют (вспомним формулы (59) и (60) 92) интегралом площадей в проекции на плоскость yz происхождение названия станет понятным из следующего пункта]. [c.156]

Для доказательства теоремы рассмотрим два смежных пролета балки длиной /п и и+ (рис. 14.3.3, а) как самостоятельные балки, нагруженные соответственно нагрузками q и qn-и. Эпюры моментов для них в виде соп и соп+1 (рис. 14.3.3, б) в дальнейшем будем называть площадями грузовых эпюр. Расстояние от центров тяжести этих эпюр соп и шп-м до левой и правой опор обозначим через а и Ьп-н- [c.247]

Одно из преимуществ, которое получается при использовании формулы, о которой идет речь, заключается в том, что она непосредственно приводит к общим уравнениям, в которых содержатся принципы или теоремы, известные под названием принципов сохранения живых сил, сохранения движения центра тяжести, сохранения моментов вращения, или принципа площадей, и принципа наименьшего действия. Однако все эти принципы следует рассматривать скорее как общие выводы из законов динамики, чем как первоначальные принципы этой науки, но так как при разрешении задач их зачастую все-таки принимают в качестве основных положений, то мы считаем необходимым здесь на них остановиться и указать, в чем они заключаются и каким авторам они обязаны своим происхождением, дабы не допустить существенного пробела в настоящем предварительном изложении принципов динамики. [c.314]

Одно из преимуществ, которое получается при использовании этой формулы, заключается в том, что она непосредственно приводит к общим уравнениям, в которы х содержатся принципы или теоремы, известные под названием принципов сохранения живых сил, сохранения движения центра тяжести, сохранения моментов вращения или принципа площадей и принципа наименьшего действия В этом же месте Лагранж подчеркивает Однако все эти принципы следует рассматривать скорее как общие выводы из законов динамики, чем как первоначальные принципы этой науки . [c.227]

Вторая теорема о моментных площадях. Величина прогиба А от точки В до касательной в точке А равна ста-тическому моменту относительно точки В площади эпюры изгибающих моментов на участке между точками А и В, деленному на жесткость балки при изгибе EI. [c.221]

На рис. 6.15 показано, как определяются прогибы непризматических балок методом моментных площадей. На рис. 6.15, Ь приведена эпюра изгибающих моментов, а на рис. 6.15, с — эпюра М1(Е1). Площади и статические моменты различных участков эпюры М Е1) можно использовать для нахождения углов поворотов и прогибов. Например, найдем угол поворота на левой опоре и прогиб в середине пролета. В силу симметрии балки касательная к линии прогибов в центре балки С горизонтальна. Поэтому из первой теоремы о моментных площадях следует, что угол поворота 0 на левой опоре равен площади эпюры М1 Е1) на участке между точками Л и С. Таким образом, величина угла поворота определяется следующим выражением [c.231]

Расстояние от точки А до касательной в точке С к линии прогибов, равное прогибу в середине пролета балки, получится, если, согласно второй теореме о площади изгибающих моментов, взять статический момент площади эпюры М Е1) на участке между точками Л и С относительно вертикали, проходящей через точку А. Отсюда [c.231]

Расчет балки "с помощью метода моментных площадей начинается с тех же самых шагов, что были описаны выше, а именно выбора лишних неизвестных сил и удаления их из конструкции для того, чтобы отождествить ее со статически определимой основной системой. Затем предполагается, что нагрузка действует на основную систему, и строится соответствующая эпюра изгибающих моментов. Точно так же и лишние неизвестные рассматриваются как нагрузки, действующие на основную систему, и снова строятся эпюры вызываемых ими изгибающих моментов. На этом этапе привлекаются теоремы о моментных площадях, что дает дополнительные соотношения в виде уравнений, куда входят площади и статические моменты площадей эпюр М1 Е1). Конкретный вид используемых соотношений зависит, естественно, от типа балки и выбора лишних неизвестных. [c.282]

Если в качестве лишней неизвестной выбрать R, , то основной системой будет служить консольная балка, для которой эпюры изгибающих моментов от сил Р и Нь представлены на рис. 7.П, Ь. Поскольку угол наклона балки в опоре А равен нулю, касательная к линии прогибов в точке А проходит через точку В. Отсюда, как это следует из второй теоремы о моментных площадях, статический момент площади эпюры М/ Е1) на участке от Л до В, взятый относительно точки В, должен быть равен нулю- Поэтому имеет место следуюш.ее уравнение [c.282]

Эту же самую задачу можно решить иначе, рассматривая в качестве лишней неизвестной реактивный момент В этом случае основная система представляет собой свободно опертую балку, а соответствующие эпюр.ы изгибающих моментов, создаваемых силой Р и сосредоточенным моментом Ма, представлены на рис. 7Л1, с. Снова воспользовавшись второй теоремой о моментных плош,адях и взяв статические моменты площадей эпюр М/(Е1) относительно точки В, получим [c.283]

Fb. Кроме того, обозначим через Ха расстояние от точки А до центра тяжести площади Fa, через Хь— от точки С до центра тяжести площади Fb- Теперь можно использовать эти характеристики эпюр изгибающих моментов для определения углов наклона 0 и 0 . Заметим, что, согласно второй теореме о моментных площадях, внешние нагрузки, действующие на балку Л в, дают угол наклона равный [c.289]

Поскольку эпюра кривизн обычно не представляется простыми функциями, при определении прогибов, как правило, необходимо применять численные методы. Например, Можно подсчитать кривизны для отдельных точек, лежащих на оси балки, и для каждой этой точки отложить ординаты эпюры кривизн. Эти ординаты можно соединить прямолинейными отрезками и получить некоторое приближение точной эпюры. Затем можно численно найти площади и статические моменты приближенной эпюры, а после этого с помощью теоремы о площадях эпюры кривизн определить прогибы и углы наклона. Эти методы применимы только к очень простым задачам, для более сложных конструкций следует прибегать к приближенным методам. Дополнительную информацию по определению прогибов можно почерпнуть из приведенной в конце книги библиографии. [c.368]

То обстоятельство, что система никогда в действительности не является изолированной, не следует забывать также и в связи с другим парадоксальным возражением относительно любой механической интерпретации необратимости. Это возражение много тоньше, чем доводы, основанные на обращении скоростей молекул. Оно основано на теореме Пуанкаре, которая утверждает, что любая конечная механическая система, подчиняющаяся законам классической механики, возвратится сколь угодно близко к своему начальному состоянию при почти любом выборе последнего, если подождать достаточно долго. Для состоящего из взаимно отталкивающихся молекул газа, заключенного в ящик с зеркально отражающими стенками, это следует из закона сохранения энергии, в силу которого изображающая точка в фазовом пространстве движется по ограниченной поверхности 5 (поверхности постоянной энергии). Эти факты означают, что мера х(Л) ( площадь А) связана с каждым подмножеством А поверхности 5 так, что если Л/ есть множество точек, в которые точки А трансформируются вследствие движения к моменту времени (, то х(Л ) = (Д) и и(5)<оо. [c.162]

Рассмотрим применение теоремы Вариньона для системы сходящихся сил (рис. 22). Пусть на тело, имеющее центр вращения О, в некоторой точке N действуют две сходящиеся силы Рх и Рз- Сложим эти силы по правилу параллелограмма и выполним следующие построения. Приняв точку О за начало координат, проведем через нее оси ОХ н ОУ, так, чтобы ось ОУ проходила через точку приложения сил. Затем концы векторов спроектируем на ось ОХ и соединим их с началом координат. В результате построений получим треугольники с общим основанием N0 и высотами Оа, ОЬ и Ос. Удвоенные площади этих треугольников численно равны соответствующим моментам [c.30]

В данном случае он перпендикулярен к плоскости я. В этом и состоит теорема о сохранении кинетического момента или теорема площадей. На фиг. 104 дано построение для исследования движения эллипсоида инерции на ортплоскости. Приняв параметр q — 0V, находим следы и главных осей т] и эллипсоида [c.203]

Приложения теоремы площадей.— 1°. Рассмотрим движение Земли около ее центра тяжести. Внешние силы имеют равнодействующую, проходящую приблизительно через центр тяжести, и их результирующий момент относительно этой точки приближенно равен нулю. Поэтому теорема площадей может быть применена к проекции движения на любую плоскость, проходящую через центр тяжести, и по отношению к любой точке этой плоскости, взятой в качестве центра моментов. Она применима, в частности, к проекции движения на плоскость экватора и по отношению к центру тяжести. Так как расстояния различных точек от центра тяжести остаются неизменными, то угловая скорость вращения Земли вокруг ее оси должна быть постоянной. Однако, если рассматривать очень большой промежуток времени, то может сказаться влияние сокращения Земли, происходящее вследствие ее охлаждения. Расстояния точзк от центра при этом уменьшаются, и для того, чтобы площади, описываемые проекциями, изменялись на одинаковую величину за одинаковые промежутки времени, необходимо, чтобы угловая скорость вращения Земли увеличивалась. [c.36]

Третья теорема Дюпена. — Метацентр, соответствующий точке С поверхности центров и заданному направлению СС на этой поверхности, находится от точки С на расстоянии, равном 1 У, где V есть вытесненный о5ъем, а / — момент инерции соответствующей площади плавания относительно оси наклона. [c.288]

ТЕОРЕМА [взаимности (перемещений перемещение точки А под действием силы, приложенной в точке В, равно перемещению точки В под действием силы, приложенной в точке А работ работа первой силы на перемещении точки ее приложения под действием второй силы равна работе второй силы на перемещение точки ее приложения под действием первой силы ) Гульдена — Панна ( площадь поверхности, полученной вращением дуги плоской кривой (или ломаной линии) вокруг оси, лежащей в ее плоскости, но ее не пересекающей, равна длине этой дуги, умноженной на длину окружности, описанной центром тяжести объем тела вращения, образованного вращением плоской фигуры вокруг оси, лежащей в плоскости этой фигуры и ее не пересекающей, равен произведению площади этой фигуры на длину окружности, описанной центром тяжести площади фигуры ) Гюйгенса точка подвеса физического маятника и центр качания суть точки взаимные Гюйгенса — Штейнера момент инерции тела относительно некоторой оси равен сумме момента инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс параллельно данной, и произведения массы тела на квадрат расстояния между ними о движении центра масс ( центр масс системы движется как материальная точка, масса которой равна массе всей системы и к которой приложены все внещние силы, действующие на систему тела с переменной массой центр масс тела с переменной масой движется как точка затвердевшей массы, в которой сосредоточена масса тела в данный момент и к которой приложены главный вектор активных внешних сил и главный вектор реактивных сил ) Жуковского если силу, приложенную к какой-либо точке звена плоского механизма, перенести параллельно самой себе в одноименную точку повернутого плана скоростей, то момент этой силы относительно полюса плана скоростей будет пропорционален ее мощности ] [c.282]

Винтовое исчисление Котельникова выросло из доказанной им теоремы 340 о так называемых винтовых интегралах , частными случаями которых являются интеграл движения центра тяжести системы материальных точек и интеграл площадей. Изучая образование из двух винтовых интегралов третьего при помощи скобок Пуассона, Котельников приходит к операции умножения винтов, аналогичной векторному умножению векторов. Эта операция вместе с операциями, определенными Боллом, позволила Котельникову построить исчисление винтов, вполне аналогичное векторному исчислению. Вияты, представляющие собой совокупности двух коллинеарных, скользящего и свободного, векторов а и а, он записывал также в форме параболических бивекторов a=a-f-ea (е2=0) Клиффорда. По аналогии со скалярным и векторным произведениями Гамильтона Котельников определял скалярное и винтовое произведения винтов аир как скалярную и винтовую части 5ар и Fap произведения ар бивекторов аир. Заметим, что относительный момент двух винтов у Болла представляет собой сумму скалярных произведений скользящих и свободных векторов двух винтов. [c.340]

Сравнивая уравнения (40 и (40), мы видим, что и G имеют одно и то же направление отсюда загслючаем, что неизменяемая плоскость Лапласа есть плоскость той пары, момент которой есть главный момент количеств движения системы. Из всего сказанного вытекает теорема площадей, которую Пуансо формулирует так есла равнодействующая внешних сил проходит через начало координат а около этого начала данная система может свободно вращаться, то главный момент количеств движения не изменяется на по величине ни по направлению во все время движения [c.515]

Как следует из обобщенной теоремы площадей Чаплыгина (см. 1 гл. II), вектор момента количеств движения системы относительно точки опоры А постоянен. Убедимся в этом непосредственно. Обозначим через вектор длиною Срсо, направленный по оси гироскопа, и через Ьх, Ьуу — его проекции на оси координат. Пусть X и У — проекции на оси Ах и Ау силы трения (реакции идеальной неголономной связи), развивающейся в точке А опоры гироскопического шара о плоскость. Напишем уравнения движения центра масс и закон изменения момента количеств движения системы относительно центра масс в проекциях на оси координат Ахуг [c.69]

Выражение под знаком градиента есть функция, зависящая толь ко от времени, и следовательно, справедливо равенство (3.5). Если дополнительно к условиям теоремы 2 предположить, чт движение жидкости установившееся, т.е. 5ф/Й s О, то интегра Коши (3.5) совпадет с интефалом Бернулли (3.3). Функцию g(0 этом случае следует рассматривать как постоянную во всей облас ти движения. Полученный интефал называется интефалом Бер нулли—Эйлера и отличается от интефала Бернулли тем, что по стоянная в правой части не зависит от выбора линии тока. j В качестве примера рассмотрим задачу об истечении несжи-1 маемой идеальной жидкости из отверстия малой площади в сосуде (рис. 64). Пусть уровень жидкости в сосуде Н, S — площадь поверхности цилиндрического сосуда, s — площадь сечения от-. верстия на глубине Н. Давление воздуха (поверхностные силы на свободной поверхности жидкости) равно р . Поле массовых сил есть поле силы тяжести f=-jge , — орт вертикали. Рассмотрим процесс истечения жидкости как безвихревое установившееся течение идеальной несжимаемой жидкости, прене гая понижением уровня жидкости на изучаемом интервале времени. Эти условия будут выполняться с достаточной степенью точности, если S s-и если с момента начала течения прошло некоторое время и тече- ние приобрело установившийся характер. Обозначим скорость понижения уровня жидкости в сосуде через v, а скорость истечения из отверстия — через V. Уравнение неразрывности имеет вид = sV, г интефал Бернулли—Эйлера представляется в форме [c.262]

Закон дистрибутивности является следствием теоремы о сложении моментов плоскостных элементов, доказанной в предыдущем параграфе. Действительно, векторное произведение с не изменится, если мы произвольным способом преобразуем векторы а и Ь, не изменяя их взаимного расположения, от которого зависит положительное направление обхода контура параллелограмма, а также сохраняя величину площади параллсмюграмма А B D. Следовательно, параллелограмм А B D всегда мо К ю заыенш ь эквивалентным прямоугольником. [c.33]

Если вместо точки О будет другая точка пересечения плоскости с осью, например точка Oi, то площадь д ОАВ и угол а изменяются, а площадь проекции останется прежней пл. А ОаЬ = пл. А Oiaibi) и, согласно (1.26), не изменится момент силы относительно оси. Теорема доказана. [c.26]

Мы уже многократно рассматривали как примеры для объяснения общих понятий и законов механики те движения, причиной которых считают силу тяжести, рассмотрим эти движения подробнее и вначале разъясним, как измеряется сила тяжести. Для этого нам послужит наблюдение колебаний тяжелого тела, которое способно вращаться вокруг горизонтальной оси. Такое приспособление называют маятником, а именно сложным маятником — в противоположность простому маятнику, о котором мы уже говорили. Допустим, что сила тяжести — постоянная ускоряющая сила. Рассмотрим маятник как твердое тело и пренебрежем влиянием воздуха, движением Земли и трением оси вращения тогда мы сможем очень легко вычислить движение такого маятника. Положение последнего в некоторый момент определено одной переменной выберем в качестве ее угол образованный плоскостью, проходящей через ось вращения и центр тяжести маятника, и вертикальной плоскостью, проходящей через ось вращения. Согласно 5 четвертой лекции, имеем теорему площадей относительно плоскости, перпендикулярной к оси вращения, так как связи точек маятника допускают вращение вокруг нее эта теорема дает дифференциальное уравнение для такого угла. Обозначим величину силы тяжести — g, массу маятника—т, расстояние от его центра тяжести до оси вращения—s, момент инерции маятника относительно этой оси — к, таким образом получим дифференциа ное уравнение [c.69]

Первая теорема о моментных площадях. Угол 0 между касательными в двух точках А и В к линии прогибов равен площади эпюры изгибающих моментов на участке жжду этими двумя точками деленной на жесткость при изгибе Е1. [c.220]

Согласно первой теореме о моментных площадях, замечаем, чтр разность между углами наклона в точках А п В равна площади эпюры изгибающих моментов, деленной на жесткость при изгибе Е1, и имеет вид —РЬ 1 2Е1). Знак минус означает, что касательная в точке В повернута по часовой стрелке относительно касательной в точке А, направленной по горизонтали. Следовательно, показанный на рисуйке угол 0)1, положителен и равен [c.222]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...