Уравнения движения свободной материальной системы

Уравнения движения свободной материальной системы. [c.287]

Дифференциальные уравнения движения точек материальной системы. Пусть имеется материальная система, состоящая из свободных материальных точек. Для каждой из этих точек мы можем написать по три дифференциальных уравнения движения [c.189]

С помощью дифференциальных уравнений движения свободной материальной точки (7.2) —(7.4), несвободной точки (7.8) и (7.10) и дифференциальных уравнений относительного движения (7.17) можно решить две основные задачи динамики точки (следует отметить что эти же две задачи ставятся при решении задач динамики механической системы). [c.110]

Простейшим случаем задачи неподвижных центров является, очевидно, тот, когда имеется только один неподвижный центр. Приняв этот неподвижный центр за начало неизменной, декартовой системы координат и сохраняя предположения, принятые в начале 1, мы получим хорошо знакомые дифференциальные уравнения движения свободной материальной точки, находящейся под действием центральной силы [c.194]

Подстановка выражении (28.12), (28.14) в (28.11) приводит к следующей системе уравнений движения свободной материальной точки в сферических координатах [c.163]

Следовательно, движение свободной механической системы, состоящей из п материальных точек, определяется системой 3/г дифференциальных уравнений второго порядка. [c.120]

Таким образом, определяется движение механической системы в конечной форме и отпадает необходимость интегрирования дифференциальных уравнений движения системы. Если известно меньше 6/г первых интегралов, то вопрос интеграции исходных уравнений движения упрощается. Например, если рассматривать движение свободной материальной точки и известно три первых интеграла [c.70]

Движение свободной материальной точки определяется системой дифференциальных уравнений, вытекающих из второго закона Ньютона, выражаемого в упрощенной форме равенством (Н1.5Ь). Перепишем это равенство так [c.419]

Рассмотрим естественные дифференциальные уравнения движения изображающей точки по основной траектории и траектории, соответствующей движению вспомогательной свободной материальной системы. Согласно этим уравнениям найдем [c.193]

Уравнения (5) называются дифференциальными уравнениями криволинейного движения свободной материальной точки в проекциях на оси декартовой системы координат. [c.449]

В случае свободной системы материальных точек уравнения Лагранжа представляют собой компактную запись уравнений движения в произвольной системе координат. [c.50]

Общие замечания о теоремах и законах динамики. Рассмотрим движение системы материальных точек Pj = 1, 2,. .., N) в некоторой инерциальной системе координат. Пусть — масса точки а — ее радиус-вектор относительно начала координат. Если система несвободна, то ее можно рассматривать как свободную, если помимо активных сил, приложенных к точкам системы, учесть реакции связей. Если затем все силы, приложенные к системе, разбить на внешние и внутренние, то из аксиом Ньютона получим дифференциальные уравнения движения рассматриваемой механической системы в виде [c.156]

ВОЗМОЖНОСТЬ изучить движение несвободной материальной системы рассмотреть отдельно каждую ее точку и применить к ней уравнение mw==F- -N, причем в общем случае неясно, как в дальнейшем исключить все неизвестные реакции связей, без чего нельзя интегрировать эти уравнения. В применении к твердому телу это значило бы, что его надо разбить на элементарные частицы, для каждой из них написать указанное уравнение и каким-то образом исключить силы взаимодействия частиц тела друг с другом. Уравнения (10.5), (10.11) полностью решают поставленную задачу для случая свободного твердого тела указанные силы взаимодействия частиц тела друг с другом исключены и вместо бесчисленного множества уравнений для каждой точки тела мы получили шесть уравнений, определяющих движение тела в целом найдя это движение, мы сможем найти и движение каждой точки тела. [c.258]

Рассмотрим два случая движения свободной материальной точки относительно Земли падение с нулевой начальной скоростью и движение с начальной скоростью, направленной вверх по вертикали. Будем считать, что движение в обоих случаях происходит в достаточно малой области на географической широте а сопротивлением атмосферы можно пренебречь. Тогда уравнением движения точки является уравнение (3) предыдущего-примера, где Ф = 0. Начало системы жестко связанной с Землей, поместим на поверхности Земли на одной вертикали с материальной точкой в ее начальном положении ось 0"z направим вверх по вертикали, ось 0"х" — на юг, а ось O V — на восток (рис. 4.13). В этой системе проекции постоянных векторов, входящих в уравнение движения, соответственно равны [c.176]

Трудность выбора корректного начального условия. Соотношение (1.8) - общий вид начального условия для задачи о движении вязкой несжимаемой жидкости [6] (гл. 2, 6). В связи с изменяемостью свободной поверхности его естественно дополнить условием (1.7), определяющим начальную форму области, в которой рассчитывается поле скоростей. С точки зрения механики, ( . )-(1.6) есть система уравнений движения набора материальных частиц, взаимодействующих за счет внутренних сил при наличии внешнего потенциального поля силы тяжести. Начальными условиями для такой системы являются начальные положения и скорости частиц. Из (1.7) можно определить положения всех жидких частиц (они расположены при г < ), а (1.8) задает поле начальных скоростей. [c.185]

Влияние гироскопических сил на свободные колебания твердого тела с четырьмя степенями свободы. Для составления дифференциальных уравнений малых колебаний твердого тела при наличии гироскопических сил следует применять теорему о движении центра инерции системы материальных точек вместе с теоремой об изменении главного момента количеств движения системы материальных точек в относительном движении по отношению к центру инерции. [c.624]

Если на систему наложены связи (система не свободна), выражающие некоторую зависимость между координатами точек механической системы, то можно сократить число дифференциальных уравнений движения, о чем будет подробнее сказано в 41. В ряде случаев оказывается целесообразным классифицировать все силы, действующие на материальные точки механической системы, на две категории по иному признаку, а именно на активные силы и реакции связей. Как уже было сказано, реакции связей часто зависят от движения системы и не могут быть найдены, пока не определено движение системы. Обозначая проекции равнодействующей всех активных сил, действующих на к-ю точку, Х , У1 и а проекции равнодействующей всех реакций связей, приложенных к /с-й точке, Л к, У к и получим систему 3/г дифференциальных уравнений второго порядка [c.120]

Предположим, что система состоит из п свободных дискретных материальных точек, для которых справедлив третий закон Ньютона. Тогда на основании уравнений движения (34.21) составим следующие выражения [c.51]

Равенства (34.26) и (34.27) являются необходимыми уравнениями, описывающими движение свободных систем дискретных материальных точек. Но, эти уравнения недостаточны для полного описания движения рассматриваемой механической системы, так как из них не следуют уравнения (34,22) и (34.23). [c.52]

Используя основной закон динамики, можно вывести дифференциальные уравнения движения материальной точки в различных системах координат. По аксиоме о связях и силах реакций свя зей можно получить дифференциальные уравнения движения и несвободной точки так же, как и для свободной, только ко всем приложенным к точке силам надо добавить силы реакций связей [c.228]

Материальная точка вынуждена скользить без трения по оси Ох другая материальная точка совершенно свободна. Найти движение системы, предполагая, что обе точки притягиваются пропорционально расстоянию, и вычислить реакцию оси Ох, (Достаточно написать уравнения движения обеих точек. Задача приводится к легкому интегрированию.) [c.79]

Это — отнесенные к ортогональным осям уравнения движения системы свободных материальных точек с массами т .......от , если на точку /я. [c.395]

Если, подобно тому, как это делалось в теории относительного равновесия (т. I, гл. XVI, 1), мы будем истолковывать каждый из векторов — т,-а,- (имеющих размерность силы) как силу (фиктивную), которую назовем силой инерции, относящейся к точке Р[, то из уравнений (8 ), поскольку они относятся к Л точкам, рассматриваемым как свободные (т. I, гл. VII, п. 16), будет следовать, что при движении материальной системы с какими угодно связями активные силы, реакции и силы инерции в любой момент находятся в равновесии. [c.266]

Всякое движение, посредством которого материальная система переходит от некоторой начальной конфигурации q к некоторой конечной конфигурации будет изображаться в определенном таким образом метрическом многообразии некоторой кривой, соединяющей обе точки, изображающие две конечные конфигурации, и имеющей параметрическими уравнениями конечные уравнения, выражающие закон движения qji — Qh (t). Такая кривая, которая в случае одной единственной точки, свободной или несвободной, тождественна с соответствующей траекторией в физическом пространстве, в общем случае называется динамической траекторией системы в том движении. о котором идет речь. [c.412]

Рассмотрим сначала свободную систему материальных точек мы называем ее системой, так как предполагаем, что точки подвержены действию внешних сил не независимо друг от друга, когда каждая точка рассматривается самостоятельно, а что они воздействуют друг на друга так, что нельзя рассматривать одну отдельно от других. Предположим, что эта система будет свободной, т. е. такой, в которой точки подчиняются действию сил беа сопротивления. Пусть какая-нибудь точка системы имеет массу т, прямоугольные ее координаты в момент времени t пусть будут х, у, z, а составляющие силы, на нее действующей, — X, Y, Z тогда, как известно, существуют следующие уравнения движения [c.9]

Это рассуждение не имело бы очень большого интереса, если бы такие случаи не встречались на практике. Но на самом деле они имеют место. Именно, коль скоро движение свободной системы материальных точек зави--сит только от ее конфигурации, так что сопротивление среды не принимается в расчет, дифференциальные уравнения движения будут [c.106]

В случае свободной системы п материальных точек, для которой дифференциальные уравнения движения могут быть приведены к уравнению в частных производных [c.159]

В случае свободной системы п материальных точек уравнение в частных производных, к которому сводятся дифференциальные уравнения движения (см. стр. 147), будет следующее [c.161]

Таким образом, Гамильтон свел задачу об интегрировании уравнений движения системы свободных материальных точек к определению одной функции V, которую он назвал характеристической. [c.10]

Перейдем теперь к мемуару Второй очерк об общем методе в динамике . После вводных замечаний, описывающих общее содержание мемуара, Гамильтон обращается к установлению новой формы уравнений движения системы свободных материальных точек в произвольной криволинейной системе координат gi, дг. 9зп Отправляясь от принципа Даламбера, он устанавливает уравнения Лагранжа и, вводя в них вместо производных Qi, qtf-T qsn новые переменные pi, рг,---, Рзп о формулам [c.12]

Общая формула статики (принцип виртуальных скоростей) трактуется Лапласом как следствие уравнений равновесия материальной системы, известных в геометрической статике. Рассуждение на эту тему содержится в первой книге Небесной механики Лапласа, называющейся Об общих законах равновесия и движения . Кратко рассуждения Лапласа можно передать так. Если материальная точка механической системы остается на некоторой поверхности или линии, то ее можно рассматривать как свободную, добавив к действующим на нее силам еще силы реакции поверхности (линии). Условие равновесия всех сил в данной точке, мысленно изолированной от других точек системы, записывается в виде равенства нулю суммы проекций всех сил на данную координатную ось (на основе принципа сложения и разложения сил геометрической статики). Так получены три уравнения равновесия сходящихся в каждой точке системы сил, известные со времени опубликования трактата Вариньона Новая механика (1725). Лаплас умножает каждое такое уравнение на соответствующую проекцию возможного перемещения точки по поверхности (линии) вдоль линии силы и суммирует все такие уравнения по всем строкам и для всех точек, мысленно выделенных из системы. [c.102]

В качестве второго примера на составление дифференциальных уравнений движения материальной системы рассмотрим следующую задачу. Две свободные материальные точки М- и с массами [c.176]

XXIX. УРАВНЕНИЯ ДВИЖЕНИЯ СВОБОДНОЙ МАТЕРИАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ [c.287]

Дифференциальные уравнения движения свободного твердого тела. Пусть требуется найти движение свободного твердого тела относительно неподвижной системы координат OaXYZ. Согласно теореме Шаля (п. 21), любое движение твердого тела можно рассматривать как совокупность поступательного движения, определяемого движением произвольной точки тела (полюса), и движения тела вокруг этой точки как неподвижной. При описании движения полюс желательно выбрать так, чтобы его движение определялось наиболее просто. Из основных теорем динамики следует, что за полюс удобно взять центр масс. Действительно, согласно теореме о движении центра масс, последний движется как материальная точка, к которой приложены все внешние силы системы, а теоремы об изменении кинетического момента и кинетической энергии для движения вокруг центра масс (см. определение этого понятия в п. 81) формулируются точно так же, как и для движения вокруг неподвижной точки. [c.214]

Простейшим примером обратимой системы в механике является уравнение Пьютона движения свободной материальной точки под действием силы, зависягцей только от координат. Это уравнение не меняет своего вида при замене времени 1 на противоположное —1. Аналогично обратимы уравнения движения голономной механической системы, стесненной стационарными геометрическими связями, если обобгценные силы зависят только от координат. Для такой системы при замене на — обобгценные скорости заменяются на — ( , и система инвариантна относительно преобразования [c.131]

Прямолинейное движение материальной точки является простейшим типом движения материальной точки. Получим необходимые и достаточные условия прямолинейного движения свободной материальной точки. Пусть движение материальной точю относительно инерциальной системы координат прямолинейно т.е. г(/) = Го -1-х,(г)е,, где Го, е,( е, = 1) — постоянные векторы. Тогда Р = /яг = отхе,, т.е. сила, действующая на точку, направлена га оси Ох, (е, — орт оси Ох,). Уравнения движения в проекциях ш оси 0x2, Охз имеют вид игхг = О, пйс = О и их решения Х2 = Х2(0) н -ь Хг(0)г, Хз = Хз(0) + (0)/. Достаточные условия прямолинейности движения представляются равенствами Х2(0) = Хз(0) = О. [c.50]

Если бы рассматриваемая материальная система была свободной, решение дифференциальных уравнении ее движения содержалЬ бы 2 Зл = 6л произвольных постоянных. Следовательно, решение уравнений несвободной системы не досчитывает 6 — 2si-= 2(3n — s)=2A постоянных интегрирования. Это произошло потому, что задача решалась при наперед заданных 2А интегральных формулах, именно k уравнениях связей и k тех соотношениях, которые можно получить путем однократного дифференцирования этих уравнений связи соответственно с этим п понизилось число необходимых актов интегрирования на 2k. Поэтому для задачи о движении несвободной системы полученное решение, содержащее 2s произвольных постоянных, является окончательным, исчерпывающим все варианты в задании начальных условий. [c.60]

Отсюда следует, что две материальные системы совершенно различной материальной структуры с точки зрения аналитнческогв представления движения динамически эквивалентны, т. е. при подходящих силах имеют одни и те же уравнения движения, если только при надлежащем выборе лагранжевых координат они допускают одно и то же выражение для живой силы. Очень простор пример такой динамической эквивалентности материальных систем, физически различных между собой, мы будем иметь (как это будет видно в п. 49), рассматривая, с одной стороны, одну свободную материальную точку в пространстве (отнесенную к декартовым координатам), а с другой стороны, материальный диск, свободно дви-мсущиНся II своей плоскости (если за его лагранжевы координаты примем декартовы координаты какой-нибудь неизменно связанной с ним точки, а третий параметр выберем пропорциональным углу, определяющему его ориентировку в плоскости относительно непо движных осей). [c.294]

Общее уравнение динамики (принцип Даламбера-Лаг-ранжа). Рассмотрим систему, состоящую из N материальных точек = 1, 2,. .., N). Система может быть как свободной, так и несвободной. В последнем случае связи, наложенные на систему, считаются удерживающими и идеальными. Пусть Fj и Rjj — равнодействующие всех активных сил и реакций связей, приложенных к точке Pjj. Имеют место следующие уравнения движения (п. 45) [c.102]

Теперь видно, что уравнения связей действительно представляют собой в рассматриваемом случае частные интегралы уравнений движения рассматриваемой свободной системы при значениях произвольных постоянных >1 =0, // =0, Если указанный случай оставить в стороне, то ускорения да,, сообщаемые системе прилбжениыми силами будут относиться к числу ускорений невозможных. Чтобы эти ускорения системы стали возможными, необходимо допустить,-что присутствие связей является причиной проявления некоторых добавочных сил, действующих на частицы системы. Эти добавочные силы называются реакциями связей. Эффектом совокупного действия на материальную систему приложенных сил и реакций и является появление у частиц системы таких ускорений, которые не противоречат равенствам (30.3) и (30.4), т. е. ускорений возможных. Такой взгляд находится в полном соответствии с нашим представлением о том, что источником сил служат материальные тела, потому что связи так или иначе реализуются всегда с помощью некоторой системы материальных приспособлений. Если реак- [c.292]

Более сложные модели виброперемещения. В качестве примеров более сложных моделей процессов виброперемещения рассмотрим системы соответственно с двумя и тремя степенями свободы, схемы которых и уравнения движения приведены в пп 8 и 9 таблицы. Первая система (п. 8) представляет собой гело, рассматриваемое в виде материальной точки, которое движется по шероховатой наклонной плоскостн. совершающей гармонические колебания в двух взаимно перпендикулярных направлениях [4, 8]. Приняты следующие обозначения т — масса тела g — ускорение свободного падения а — угол наклона плоскости к горизонту Т и Q — соответственно продольная и поперечная постоянные силы, действующие на тело F — сила сухого трения N — нормальная реакция А и В — амплитуды продольной и поперечной составляющих колебаний плоскости е — сдвиг фаз (О — частота колебаний / н — соответственно коэффициенты трення скольжения и покоя и Л — соответственно коэффициенты восстановления и мгновенного трения при соударении тела с плоскостью [c.256]

Дальнейшее развитие проблемы п тел принадлежит Ю. Д. Соколову многочисленные исследования которого посвящены изучению особых траекторий системы свободных материальных точек, взаимно притягивающихся или отталкивающихся с силами, пропорциональными произвольной функции взаимных расстояний. Соколов обобщил на случай произвольных сил взаимо-114 действия в задаче п тел теорему Пенлеве о минимуме взаимных расстояний, теорему Шази о парном соударении в неизменяемой плоскости, теорему Дзио-бека о движении точек в неподвижной центральной плоскости при аннулировании кинетического момента системы относительно ее центра масс и теорему Слудского—Вейерштрасса об общем соударении тел. Он установил нижнюю границу радиусов сходимости разложений координат точек системы около момента регулярного движения. Обобпщв уравнение Лагранжа — Якоби, он исследовал поведение квадратичного момента инерции при стремлении t к некоторому особому моменту ti или оо. Соколов изучил траектории парного соударения в общей задаче трех тел, исследовал характер особых, Точек интегралов прямолинейного движения. Рассматривая ограниченную задачу трех тел в обобщенной постановке, он исследовал поведение искомых функций и доказал существование решения задачи, установил инвариантное соотношение, характеризующее условие соударения. Результаты этих исследований Соколов успешно применил к решению задач о притяжении к неподвижному и равномерно вращающемуся центрам. [c.114]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...