|
|
|
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 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||