Движение динамически симметричного теле

О равны, например А = В. Ось Oz тогда будем называть осью динамической симметрии. Исследуем движение динамически симметричного тела в случае Эйлера. [c.159]

Движение динамически симметричного тела в случае Эйлера. Регулярная прецессия. Будем называть тело динамически симметричным если два его главных момента инерции для точки О равны, например А = В. Ось Oz тогда будем называть осью динамической симметрии. Исследуем движение динамически симметричного тела в случае Эйлера. [c.191]

Таким образом, динамически симметричное тело в случае Эйлера совершает регулярную прецессию. В этой прецессии ось симметрии тела описывает круговой конус с осью Ко и углом при вершине 2во, движение оси симметрии вокруг Ко происходит с постоянной угловой скоростью 0 2 одновременно тело вращается с постоянной угловой скоростью вокруг оси симметрии. [c.192]

Если космический аппарат представляет собой динамически симметричное тело (Jy = /2), то первое уравнение системы (1.1) — движение по крену — совпадает с уравнением (3.1). [c.65]

Рассмотрим движение в атмосфере тела со следующими массово-геометрическими характеристиками М = 200 кг, Jx = 0,4, 1у = Iz = кгм , S — 0,4 м , I — 0,7 м, Хт = 0,02, = О, Z-Y = 0,0004. Для динамически симметричного тела 1у = Iz) функция (4.32) запишется следующим образом [c.131]

Интегрирование дифференциальных уравнений движения твердого тела, имеющего одну неподвижную точку, представляет значительные математические трудности. Мы рассмотрим лишь наиболее простые случаи, а именно случай вращения динамически симметричного тела вокруг неподвижной точки по инерции (случай Эйлера) и случай движения под действием силы тяжести, когда тело имеет относительно неподвижной точки ось динамической симметрии, а центр тяжести лежит на этой оси (случай Лагранжа ). [c.322]

Если, как это часто бывает, правые части полученной системы зависят только от <, е, е. Я, то эта система оказывается замкнутой и достаточной для полного описания движения тела, поскольку для динамически симметричного тела его положение вокруг динамической оси симметрии интереса не представляет. [c.90]

Таким образом, свободное движение динамически симметричного твердого тела полностью описано. [c.90]

В предыдущих главах были развиты общие методы определения ориентации по наблюдениям физических векторов. В это главе решается задача при следующих предположениях. Динамически симметричное тело снабжено системой управления, обеспечивающей стабилизацию оси динамической симметрии х в направлении на Солнце, а также величины проекции угловой скорости на эту ось с заданной точностью. Пусть л - угол между направлением на Солнце и осью х, р - проекция угловой скорости тела на ось X. Тогда на промежутках времени, когда движение тела стабилизировано, имеем [c.122]

Для отыскания периодических решений, на наш взгляд, более естественно использовать уравнения движения в гамильтоновой форме. Для канонических систем дифференциальных уравнений метод малого параметра Пуанкаре хорошо разработан и дает более сильные результаты. Эта идея впервые реализована в работе [34] для случая вращения динамически симметричного тела в ньютоновском поле сил и независимо автором [38] в задаче о движении несимметричного тяжелого твердого тела. [c.106]

В работе [130] (В. А. Садовничий, Ю. М. Окунев) построены модельные динамические системы, позволившие исследовать движение относительно центра масс динамически симметричного тела пространственной аэродинамической формы с высокими несущими свойствами при нестационар- [c.15]

Этот случай был указан Г. Кирхгофом для динамически симметричного тела вращения, движущегося в идеальной жидкости. Он также проинтегрировал уравнения движения в эллиптических функциях. [c.171]

Рассмотрим важный с практической точки зрения случай движения динамически симметричного твердого тела, когда А = В С. Движение тела в этом случае описывается элементарными функциями и называется регулярной прецессией. [c.129]

Если та = /, то уравнения (1.126) совпадают с динамическими уравнениями Эйлера для динамически симметричного абсолютно твердого тела, т.е. в линейном приближении внутреннее движение не изменяет движения системы, рассматриваемой как единое абсолютно твердое тело. [c.55]

Рассмотрим движение твердого тела вокруг неподвижной точки в поле силы тяжести. С помощью ортонормированных векторов, е з, вз, жестко связанных с телом, зададим направления главных осей инерции относительно неподвижной точки О. Соответственно Л, В, С суть главные моменты инерции. Потребуем, чтобы тело было динамически симметричным (эллипсоид инерции был эллипсоидом вращения). Например, пусть [c.478]

Принцип действия. Гироскопом в широком смысле слова можно назвать твердое тело, имеющее одну неподвижную точку и совершающее вокруг нее сложное вращательное движение. Широкое применение в технике нашли динамические симметричные гироскопы, у которых центральный эллипсоид инерции есть эллипсоид вращения. Если неподвижная точка, вокруг которой движется гироскоп, совпадает с его центром масс, то такой гироскоп называется уравновешенным или астатическим. Симметричный гироскоп, будучи приведен в быстрое вращение вокруг его оси динамической симметрии, обладает способностью сохранять свою ориентацию в пространстве и сопротивляться внешним силам, стремящимся изменить эту ориентацию. Это свойство используется в разнообразных областях современной техники. [c.358]

В заключение, опираясь на элементарную теорию гироскопа, рассмотрим задачу о движении тяжелого твердого тела вокруг неподвижной точки в случае Лагранжа (см. п. 105). Пусть динамически симметричное твердое тело весом Р имеет неподвижную точку О (рис. 107). В начальный момент оно расположено так, что ось симметрии Oz составляет угол в с вертикалью. Пусть тело закручено вокруг оси симметрии с угловой скоростью ji, направленной как показано на рис. 107. Момент Мо силы тяжести Р при любом направлении оси Oz горизонтален. Следовательно, вертикальная ось 0Z является осью прецессии. Ось гироскопа движется по поверхности конуса с углом при вершине, равным 20. Направление движения указано на рис. 107 стрелками. [c.212]

При обтекании тела жидкостью возникают сила лобового сопротивления и подъемная сила, которые являются двумя составляющими результирующей динамической силы, действующей на тело со стороны жидкости. Силой лобового сопротивления (или сопротивлением движению) называют составляющую результирующей силы в направлении относительного движения жидкости перед телом, а подъемной силой — составляющую, перпендикулярную этому направлению. Различные аспекты теории сопротивления движению тел в жидкости уже были рассмотрены в предыдущих главах, где основное внимание уделялось таким задачам, которые могут быть исследованы аналитически. Основная цель этой главы состоит в том, чтобы пополнить приведенные выше сведения о сопротивлении при движении тел в жидкости, в частности, для ряда важных случаев, не поддающихся аналитическому рещению. Читатель получит также некоторое представление об обширной экспериментальной информации по аэродинамическим и гидродинамическим силам, действующим на симметричные и несимметричные тела. Будут рассмотрены некоторые эффекты, связанные с наличием поверхностей раздела и со сжимаемостью, а также нестационарные задачи. [c.391]

Хорошо известно, насколько полезен метод исследования пространственного движения вращающихся тел, основанный на использовании приближения первого порядка. В частности, такое исследование можно применить для описания движения общей оси собственного вращения системы соосных симметричных тел, независимо вращающихся около этой оси с различными скоростями в любом из двух направлений, когда на систему действует момент сил, вектор которого связан с каким-либо из тел системы и вращается вместе с этим телом. Такие динамические задачи приобрели значение в связи с использованием в практических условиях космических систем, состоящих из двух соосных вращающихся тел медленно вращающаяся ступень служит для размещения приборов и оборудования, а быстро вращающаяся ступень — для создания значительного стабилизирующего кинетического момента [1—4]. [c.9]

В качестве еще одного примера рассмотрим возмущенное движение волчка Лагранжа (см. 5, гл. II). Более точно, речь пойдет о вращении тяжелого динамически симметричного твердого тела 1 = /г), У которого центр масс слегка смещен относительно оси динамической симметрии. Пусть Г1,гг,гз—координаты центра масс относительно осей инерции. Фиксируя значение гз ф О, [c.189]

Симметричное тело [А = В ф С) совершает движение с неподвижной точкой О. Найти зависимость угловой скорости тела от времени, если на него действует момент внешних сил Шo t) все время направленный но оси динамической симметрии. [c.100]

Совокупность динамических и кинематических уравнений Эйлера является системой шести нелинейных дифференциальных уравнений первого порядка относительно ф, гр, 0 и сот,, со . При заданном моменте внешних сил М и известных начальных условиях определение движения тела сводится к указанной системе дифференциальных уравнений. В общем виде эта задача не решена. Однако несколько частных случаев движения тела около неподвижной точки всесторонне исследованы и уравнения их проинтегрированы. Среди них наиболее простой и широко применяемый в технике случай движения симметричного гироскопа, для которого А = В. [c.180]

Циклические координаты, описывающие перемещения или вращения, играют, важную роль при исследовании свойств системы. Поэтому они заслуживают того, чтобы на них остановиться несколько подробнее. Если координата, описывающая перемещение системы, является циклической, то это означает, что перемещение системы как твердого тела не отражается на ее динамических характеристиках. Вследствие этого, если система инвариантна относительно перемещения вдоль данного направления, то соответствующее количество движения сохраняется постоянным. Аналогично, если циклической координатой будет координата, описывающая поворот (и поэтому будет оставаться постоянным кинетический момент системы), то система будет инвариантна относительно вращения вокруг данной оси. Таким образом, теоремы о сохранении количества движения и кинетического момента тесно связаны со свойствами симметрии системы. Если, например, система обладает сферической симметрией, то мы можем сразу утверждать, что все составляющие ее кинетического момента будут оставаться постоянными. Если же система симметрична только относительно оси г, то неизменным будет оставаться только кинетический момент L , и аналогично для других осей. С зависимостью между постоянными, характеризующими движение, и свойствами симметрии мы еще несколько раз встретимся. [c.66]

Глава 4 предоставила нам необходимый кинематический аппарат для исследования движения твердого тела. Углы Эйлера дают нам систему трех координат, которые, хотя и не вполне симметричны, однако удобны для использования их в качестве обобщенных координат, описывающих ориентацию твердого тела. Кроме того, метод ортогональных преобразований и связанная с ним матричная алгебра дают мощный и изящный аппарат для исследования характеристик движения твердого тела. Мы однажды уже применили этот аппарат при выводе уравнения (4.100), связывающего скорости изменения вектора в неподвижной системе координат и в системе, связанной с телом. Теперь мы применим этот аппарат для получения динамических уравнений движения твердого тела в их наиболее удобной форме. Получив эти уравнения, мы сможем рассмотреть несколько простых, но важных случаев движения твердого тела. [c.163]

Общий случай движения системы. Динамическая модель одномассового ротора в поле сил тяжести представляет собой гироскоп с гибким валом и присоединенным к валу упругим элементом, причем центр масс гироскопа может лежать ниже (рис. 1) или выше (рис. 2) точки опоры [15]. Гироскоп рассматривается как тяжелое, симметричное, абсолютно твердое тело, протяженное вдоль оси и закрепленное на невесомом гибком валу. Точка опоры (подвеса) гироскопа О неподвижна, масса тела nii его полярный и центральные экваториальные моменты инерции соответственно l и Ai, расстояние OOi от точки опоры до центра инерции твердого тела I длина гибкого вала Жесткость упругого элемента, действующего на вал в точке подвеса, k [кгс-см/рад], а его восстанавливающий момент пропорционален углу между вертикалью и касательной к упругой линии вала в указанной точке Вектор момента направлен перпендикулярно к плоскости, образованной этими прямыми [c.190]

Движение динамически симметричного тела в случае Эйлера. Регулярная прецессия. Будем называть тело динамически симметричным, если два его главных момента нперцип для точки [c.159]

До сих пор рассматривались уравнения в оскулирующих элементах для динамически симметричного тела. В общем случае трехосного эллипсоида инерции тела АФВФС) быстрые вращения его удобно рассматривать в тех же переменных L, р, а, гр, О, ф, которые были введены для изучения движения динамически симметричного тела. Вывод таких уравнений дан Ф. Л. Черноусько [71]. Обозначим [c.189]

Пример 2.4. Цилиндрическая прецессия спутника на круговой орбите. Рассматривается движение динамически симметричного (А = Й) твердото тела (спутника) в центральном ньютоновском гравитационном ноле на круговой орбите. Предполагается, что траектория центра масс тела не зависит о г его движения относит ельно центра масс. Тогда функция Гамильтона, онисывавощая движение спутника отттосительно центра масс, имеет вид [20] [c.94]

Пусть 1у - 1х = elx т.е. спутник близок к динамически симметричному телу. При этом, как следует из (4.47), с точностью порядка вековые и периодические составляющие возмущений асимметричного спутника и эквивалеттной модели совпадают для любых углов нутации. Этот факт очеввден, так как естественно предположить, что для спзш1ика с незначительной асимметрией характеристики возмущенного движения на дрстаточна большом интервале времени близки к характеристикам движения симметричного спутника. [c.102]

Отметим, что других прецессионных движений в классической задаче (23) пока не найдено. Анализ условий на распределения масс твердого тела в описанных классах прецессионных движений тяжелого твердого тела показывает, что прецессии в однородном силовом поле совершают только гироскопы Лагранжа (динамически симметричные тела с центром масс на оси симметрии), Гесса (тела, центр масс которых лежит на перпендикуляре к круговому сечению гирационного эллипсоида) и Г риоли (тела, центр масс которых лежит на перпендикуляре к круговому сечению эллипсоида инерции). Следствием из теоремы 3 служит тот факт, что гироскопы, подобные гироскопам Ковалевской и Горячева-Чаплыгина, могут совершать только тривиальные прецессии — вращения вокруг горизонтальной оси в пространстве. [c.246]

Задача о движении тяжелого твердого тела по абсолютно шероховатой горизонтальной плоскости является классической задачей динамики неголономных систем и имеет более чем вековую историю (см. монографию А.Н. Маркеева [38 и библиографию в ней). Стационарные движения динамически симметричного шара были изучены в работах авторов [20-22], круглого диска — в работах второго автора [22, 40, 41], а кельтского камня — в работах [30, 31, 38] и первого автора [27, 28]. Изложение параграфов 3, 5 и 7 дано в соответствии с результатами авторов настоящего обзора. При этом следует отметить, что бифуркационные диаграммы Пуанкаре-Четаева в задачах о стационарных движениях шара и диска впервые были построены и исследованы в работах второго автора данного обзора [21, 22, [c.462]

Исследована устойчивость регулярных прецессий динамически симметричного спутника на круговой орбите дан анализ устойчивости плоских колебаний спутника — твердого тела на эллиптической орбите произвольного эксцентриситета рассмотрена устойчивость движения динамически симметричного спутника, когда его ось симметрии перпендикулярна плоскости эллиптической орбиты центра масс исследована устойчивость плоских вращений спутника и плоских колебаний произвольной амплитуды на круговой орбите получены новые результаты в задаче об устойчивости относительного эавновесия спутника с трехосным эллипсоидом инерции. Подробная библиография приведена в [31, 94]. В [95] указаны такие случаи, когда относительное равновесие спутника устойчиво в линейном приближении, есть устойчивость для большинства начальных условий, а на самом деле это равновесие неустойчиво но Ляпунову. Это — пример конкретной задачи механики, в которой установлено существование диффузии Арнольда (правда, эта диффузия не является экпоненци-альной). [c.125]

В главе 6 некоторые результаты плоской динамики переносятся на пространственный случай, в связи с чем подробно ставится пространственная задача. В частности, найден полный список интефалов в задаче о пространственном движении динамически симметричного закрепленного твердого тела, помещенного в поток набегающей среды. Данная система с переменной диссипацией с нулевым средним топологически эквивалентна пространственному движению твердого тела в сопротивляющейся среде, при котором на тело наложена некоторая связь. Пространственное движение твердого тела в сопротивляющейся среде, при котором центр масс совершает прямолинейное равномерное движение, также представляет собой динамическую систему с переменной диссипацией с нулевым средним. Ее качественное исследование позволяет предъявить удобную пространственную систему сравнения для исследования многих систем с переменной диссипацией с ненулевым средним [170, 179, 202, 205,207,276]. [c.36]

Задача о поступательно-вращательном движении двух гравитирующих динамически симметричных тел [c.768]

В заключение, опираясь па элементарную теорию гироскопа рассмотрим задачу о движении тяжелого твердого тела вокруг неподвижной точки в случае Лагранжа (см. п. 105). Пусть динамически симметричное твердое тело весом Р имеет неподвижную точку О (рис. 107). В начальный момепт оно расиоложено так, что ось симметрии Oz составляет угол 0 с вертикалью. [c.177]

Лагранжев случай движения весомого твёрдого тела вокруг неподвижной точки. Симметричный гироскоп. Пусть весомое твёрдое тело S движется вокруг неподвижного полюса О, для которого эллипсоид инерции тела является поверхностью вращения. Пусть при этом центр масс тела лежит на оси вращения эллипсоида инерции, или, как говорят, на динамической оси симметрии тела ( 252). Этот случай движения тела носит название лагранжева случая движения весомого твёрдого тела, а само тело называется HMMeTpH iHbiM весомым гироскопом. Уравнения движения (46.21) на стр. 513 для названного случая примут вид [c.553]

Рассмотрим движение по инерции свободной механической системы, состоящией из динамически симметричного твердого тела-носителя J = J2 = J, Ja = I) массой Ml и подпружиненного маховика массы т, связанного с телом безынерционной пружиной жесткости с, причем ось маховика совершает колебательные движения поступательно. [c.22]

Впервые общая картина поведения различных гироскопических систем с быстро вращаюищмся симметричным ротором была, как уже упоминалось, обрисована в классических докладах Л. Фуко, а затем — в фундаментальной монографии В. Томсона и П. Тэта. Следующим шагом в развитии механики гироскопических устройств, позволившим перейти к количественному изучению их движения, был четырехтомный труд Ф. Клейна и А. Зоммер-фельда . Наряду с подробным изложением случаев интегрируемости уравнений движения твердого тела здесь впервые четко формулируется понятие <бкстрого динамически симметричного гироскопа, указывается, что он может совершать псевдорегулярную и вынужденную прецессию, и даются обоснованные количественные оценки угловых ошибок, с которыми следует Считаться, полагая, что вектор кинетического момента гироскопа совпадает с осью его фигуры, т. е. пользуясь допущением прецессионной теории. Авторы впервые изучают влияние трения в опоре и сопротивления среды на движение быстро вращающегося гироскопа. В четвертом томе этой работы имеются также результаты исследования различных конкретных гироскопических устройств, в частности, гиростабилизаторов непосредственного действия, о чем будет сказано особо. [c.168]

Следствие. Если, не изменяя начальных координат qo, мы увеличим начальные импульсы в р раз, то траектория в координатном пространтсве будет такой же как, если бы, не изменяя начальных импульсов, уменьшили бы силу тяжести в 32 раз. Поэтому в пределе при I ро I о (или, что то же самое, при очень большой начальной угловой скорости) движение тела происходит так же, как в динамически симметричном случае [c.404]

Симметричный гироскоп. Регулярная и псевдорегулярная прецессия. Под симметричным гироскопом разумеется твёрдое тело вращения в динамическом смысле, подпёртое неподвижно в некоторой точке О на оси динамической симметрии. Пусть силы, приложенные к гироскопу, не дают момента ни относительно оси симметрии, которую мы примем за ось ОС, ни относительно некоторой неподвижной прямой, проходящей через точку опоры эту прямую мы примем за ось Ог. Тогда в лагран-жевых уравнениях движения (46.18) на стр. 512 мы для взятого гиро-сшзпа будем иметь [c.585]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...