Материал: Теоретическая механика

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

 

 

 

156

 

 

 

 

 

11

 

 

12

 

 

 

 

 

B

 

E

 

 

 

 

 

A

 

D

 

 

 

 

SA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

B

α

 

 

 

 

 

 

 

SA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

α

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

13

 

 

14

 

 

E

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

B

D

 

 

A

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

α

 

 

 

α

 

SA

 

 

 

SA

 

 

 

 

 

 

15

 

 

16

 

 

 

 

E

 

A

B

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SA

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

D

 

 

 

SA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

17

 

E

18

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

B

 

 

 

 

SA

 

 

 

 

 

 

 

 

α

 

A

D

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

SA

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

A

 

 

 

D

 

 

B

SA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

α

B

 

D

 

α

 

 

 

 

 

 

SA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.2

 

 

 

 

 

 

 

157

 

 

 

21

E

22

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

D

B

 

 

 

SA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

B

α

 

 

 

 

α

 

D

 

 

 

 

 

 

 

SA

 

E

 

 

 

 

 

 

 

23

 

24

E

 

 

 

E

B

 

 

 

 

 

D

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

D

A

 

 

 

α

α

SA

SA

A

 

 

 

 

 

25

 

26

 

 

 

A

B

B

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

SA

 

A

 

 

 

 

D

 

 

 

α

 

 

 

D

 

SA

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

α

 

 

 

 

 

27

E

28

 

 

 

B

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

SA

 

 

 

 

α

α

B

 

D

 

 

 

SA

A

 

 

 

E

 

 

 

 

 

29

 

30

 

 

 

B

E

 

 

 

A

 

 

 

SA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

D

D

B

 

α

 

 

 

 

SA

 

 

 

 

α

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

158

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица Д-5

№ ва-

№ ри-

mA,

mB,

mE,

mD,

RB,

rB,

ρB,

 

RE,

rE,

ρE,

RD,

rD,

ρD,

α, °

f

k,

S,

рианта

сунка

кг

кг

кг

кг

м

м

м

 

м

м

м

м

м

м

 

 

см

м

1

1

5m

4m

2m

m

0,5

0,2

0,3

 

-

-

-

-

-

-

60

0,1

-

1

2

2

6m

5m

4m

2m

-

-

-

 

0,6

0,3

0,4

-

0,5

-

45

-

0,2

2

3

3

4m

m

2m

m

0,7

0,3

0,4

 

-

-

-

0,6

0,2

0,3

15

-

0,1

1,5

4

4

8m

6m

3m

2m

0,6

0,2

0,3

 

-

-

-

0,5

0,1

0,2

30

0,2

-

3

5

5

7m

5m

4m

m

-

-

-

 

0,7

0,4

0,5

0,6

0,3

0,4

50

-

0,3

4,5

6

6

9m

8m

3m

3m

0,8

0,5

0,7

 

-

-

-

0,9

0,3

0,5

20

-

0,4

1,5

7

7

6m

2m

3m

2m

0,4

0,1

0,2

 

-

-

-

-

-

-

60

0,15

-

2,5

8

8

4m

2m

m

2m

-

-

-

 

0,5

0,2

0,3

-

0,4

-

15

-

0,1

4

9

9

7m

5m

3m

3m

0,6

0,3

0,4

 

-

-

-

0,8

0,5

0,7

20

-

0,4

2

10

10

5m

4m

2m

m

0,9

0,3

0,5

 

-

-

-

0,7

0,3

0,4

50

0,25

-

1

11

11

8m

5m

3m

2m

-

-

-

 

0,5

0,1

0,2

0,8

0,4

0,5

30

-

0,3

3,5

12

12

9m

7m

5m

4m

0,8

0,5

0,7

 

-

-

-

0,4

0,1

0,2

70

0,1

-

2

13

13

6m

3m

2m

m

-

-

-

 

0,5

0,2

0,3

0,6

0,3

0,4

15

-

0,2

4,5

14

14

7m

5m

4m

2m

0,7

0,3

0,4

 

-

-

-

-

0,6

-

20

-

0,1

3

15

15

4m

3m

2m

m

0,6

0,2

0,3

 

-

-

-

0,5

0,1

0,2

60

0,2

-

1,5

16

16

5m

4m

2m

m

-

-

-

 

0,6

0,3

0,4

0,7

0,4

0,5

30

-

0,3

1

17

17

6m

5m

4m

2m

0,5

0,2

0,3

 

-

-

-

-

0,4

-

20

-

0,1

2

18

18

4m

m

2m

m

0,8

0,5

0,7

 

-

-

-

0,4

0,1

0,2

65

0,15

-

1,5

19

19

8m

6m

3m

2m

-

-

-

 

0,9

0,3

0,5

0,6

0,3

0,4

15

-

0,2

3

20

20

7m

5m

4m

m

0,5

0,1

0,3

 

-

-

-

0,6

0,3

0,4

45

 

-

4,5

21

21

9m

8m

3m

3m

0,6

0,2

0,3

 

-

-

-

0,7

0,3

0,4

30

-

0,3

1,4

22

22

6m

2m

3m

2m

0,9

0,3

0,5

 

-

-

-

0,5

0,2

0,3

60

0,25

-

2,5

23

23

4m

2m

m

2m

-

-

-

 

0,4

0,1

0,2

0,5

0,1

0,2

20

-

0,1

4

24

24

7m

5m

3m

3m

0,7

0,3

0,4

 

-

-

-

0,9

0,3

0,5

15

-

0,3

2

25

25

5m

4m

2m

m

0,5

0,1

0,2

 

-

-

-

-

-

-

75

0,1

-

1

26

26

8m

5m

3m

2m

-

-

-

 

0,6

0,3

0,4

-

0,5

-

25

-

0,2

3,5

27

27

9m

7m

5m

4m

0,7

0,4

0,5

 

-

-

-

0,8

0,5

0,7

30

-

0,3

2

28

28

6m

3m

2m

m

0,4

0,1

0,2

 

-

-

-

0,6

0,2

0,3

70

0,2

-

4,5

29

29

7m

5m

4m

2m

-

-

-

 

0,8

0,5

0,7

-

0.6

-

20

-

0,1

3

30

30

4m

3m

2m

m

0,5

0,2

0,3

 

-

-

-

-

-

-

60

0,15

-

1,5

5. Из полученного соотношения определить скорость тела А (а также ускорение тела А в вариантах, перечисленных выше).

Пример выполнения задания Д-5

Дано: m=10 (кг), mA=3m, mB =0,5m, mD=4m, mE =0,5m, RB =20 (см), rB=0,5RB , RD=10 (см), RE =20 (см), rE = 0,5RE , ρB =20(см), ρE =10 (см),

α=30°, k=0,25 (см), S=1(м), блок D – сплошной цилиндр.

Решение

По условию задачи в начальный момент времени t0=0 система находилась в покое, поэтому Т0=0. Предположим, что к моменту времени t1 тело А прошло путь SA и приобрело скорость VA .

Изобразим силовую схему варианта задачи (рис.5.4).

ϕB

 

B

ϕE

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

rB

YB

YE

XE

MК

N

 

 

XB

 

 

 

VD

 

D

 

 

rE

 

 

 

RB

 

 

SD

RD

ω

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

RE

 

 

 

ϕD

ωB

 

 

 

 

 

 

ωE

 

 

 

 

 

 

 

 

mEg

 

α

FTP

 

mBg

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

mDg

 

 

 

SA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VA mAg

Рис. 5.4

1. Вычислим, в зависимости от VA , угловые скорости тел В, Е, D и скорость VD центра масс тела D.

ω

 

=

VA

,

ω

 

= ω

 

RB

= V

 

RB

 

,

 

r

 

 

A r R

 

 

B

 

 

 

E

 

B R

E

E

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

B

160

V

 

= ω

r =V

 

RB rE

,

ω

 

=

VD

= V

 

RBrE

.

 

 

 

 

 

 

 

D

 

E E

A r R

E

 

 

D

 

R

D

 

A r R

E

R

D

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

B

 

2. Вычислим в зависимости от SA смещения тел В, Е, D.

ϕ

 

=

SA

, ϕ

 

= S

 

RB

, S

 

= S

 

RB rE

, ϕ

 

= S

 

RB rE

.

 

r

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

E

 

A r R

E

 

D

 

A r R

E

 

D

 

A r R

E

R

D

 

 

 

B

 

 

 

 

B

 

 

 

 

B

 

 

 

 

B

 

3.Вычислим кинетическую энергию системы для момента времени t

T1 = TA + TB + TE + TD ,

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

æ

 

RB

ö2

 

 

TA =

mAVA

,

 

 

TB =

 

IBωB

=

 

IBVA

 

,

 

 

TE =

IEωE

 

=

 

IEVA

ç

 

÷

,

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2r

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

ç

r R

E

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

B

ø

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

æ

 

RBrE

ö2

 

 

 

 

2

æ

 

 

RB rE

 

 

 

 

ö2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

TD =

mDVD

+

IDωD

=

 

mDVA

ç

 

÷

 

+

 

IDVA

ç

 

 

 

 

 

 

÷

 

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

ç

r R

E

 

÷

 

 

 

2

ç

r R

E

R

 

 

 

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

B

 

 

 

ø

 

 

 

 

 

 

è

B

 

 

 

 

D ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 æ

 

IB

 

 

æ

 

 

 

 

 

 

 

ö2

 

 

 

 

 

 

æ

 

RB rE

ö2

 

 

æ

 

RBrE

 

 

 

ö2

 

ö

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

VA

ç

 

 

 

 

ç RB

 

 

 

÷

 

 

 

 

 

 

ç

 

÷

 

 

ç

 

 

 

 

÷

 

 

÷

VA

 

 

 

 

 

T =

 

çmA +

 

 

+

 

IE ç

 

 

 

 

 

÷

+ mD

ç

 

 

 

 

÷

+

ID ç

 

 

 

 

 

 

 

 

 

÷

 

 

÷ =

 

 

 

× A ,

 

 

2

r2

 

r R

E

r R

E

r R

E

R

D

2

 

 

 

 

 

è

 

B

 

 

 

è B

ø

 

 

 

 

 

 

è

 

 

B

ø

 

 

è

 

B

 

 

 

 

 

ø

 

 

ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IB

æ

 

RB

 

ö2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

æ

 

RBrE

ö2

 

 

 

æ

 

RB rE

 

 

 

ö2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

 

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

 

 

÷

 

 

 

ç

 

 

 

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

A = mA + r2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 75 (кг).

 

 

 

+ IE ç r R

E

÷

 

+ mD ç r R

E

÷

+ ID ç r R

E

R

D

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

B

è

 

B

ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

B

ø

 

 

 

è

B

 

 

 

 

 

 

 

ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Подсчитаем сумму работ всех внешних сил, действующих на

систему. Работу совершают только силы тяжести тел А и D и момент MK

сил сопротивления качению тела D,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

M K = N × k = mD g cosα × k .

 

 

 

 

 

 

å A(Fke )= mA gSA -mD g sinα × SD - mD g cosα ×k ×ϕD =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

æ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RBrE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RBrE

 

 

ö

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

= gç mASA - mD sinα × SA

 

 

 

- mD cosα × k × SA

 

 

 

 

 

 

÷

=

 

 

 

 

 

 

r R

E

r R

E

R

D

 

 

 

 

 

 

 

è

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

æ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RBrE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

RBrE

 

 

ö

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ç

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

÷

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= gSA çmA - mD sinα ×

 

 

 

 

 

- mD cosα × k ×

 

 

 

 

 

 

 

 

÷

= SA

 

× B

 

 

 

 

 

 

r R

E

 

r R

E

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

è

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

D ø

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Источник: https://studfile.net/preview/16461093/