Pęd

Nasza ocena:

5
Pobrań: 70
Wyświetleń: 896
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Pęd - strona 1 Pęd - strona 2 Pęd - strona 3

Fragment notatki:


7.2.1. Pęd układu materialnego i bryły     Pędem punktu materialnego o masie  m  i prędkości   v  nazywamy iloczyn masy  punktu i jego prędkości :    p  = m v .        (7.40)     Z  powyższej definicji  wynika, że pęd jest wektorem o  kierunku prędkości, a więc jest  wektorem stycznym do toru  punktu materialnego.  Dla układu n punktów  materialnych o masach mk i  prędkości   v k (rys.  7.12) pęd  będzie równy sumie pędów  poszczególnych  punktów  materialnych:    v n  x  v C  v 2   r k   z  y  r Ck r C mk  C   O m1 v 1 v k  m2  mn       Rys. 7.12. Wyznaczenie pędu układu materialnego    ∑ = = n 1 k k k m  v p .                     (7.41)    Wzór (7.41) można przedstawić w postaci:    ∑ n 1 = k k k m dt d = r p .                   (a)     Widzimy,  że występująca pod znakiem pochodnej suma, zgodnie ze wzorem  (4.18), jest momentem statycznym  S  rozpatrywanego układu materialnego  względem początku nieruchomego układu współrzędnych x, y, z :    ∑ = n 1 = k C k k m m = r r S .                    (b)  Po podstawieniu wzoru (b) do wzoru (a) i wykonaniu różniczkowania wzór (7.41)  możemy zapisać w postaci:  dt d m m C n 1 k k k S v v p = = = ∑ = ,           (7.42)    gdzie m jest masą całkowitą układu materialnego.    Z otrzymanego wzoru wynika, że pęd układu materialnego jest równy  iloczynowi masy całkowitej m układu materialnego i prędkości  v C środka masy C.  Ponadto wzór (7.42) pozwala na inne zdefiniowanie pędu.      Pędem nazywamy pochodną względem czasu momentu statycznego układu  materialnego względem nieruchomego punktu :     dt d  S p = .                  (7.43)     Ponieważ moment statyczny względem  środka masy jest równy zeru (patrz p.  4.4), zatem pęd układu materialnego względem środka masy jest także równy zeru.    Pęd bryły sztywnej możemy obliczyć, dzieląc ją na elementy o masach  ∆mk i  traktując ją jako układ punktów materialnych. Przybliżoną wartość  pędu  otrzymamy po zsumowaniu pędów tych elementów, traktowanych jako punkty  materialne.  Z kolei wartość dokładną  pędu otrzymamy po wyznaczeniu granicy sumy, gdy  liczba elementów dąży do nieskończoności  ∫ ∫ ∫ ∑ = = = = = ∞ → m m m n 1 k k k k dm dt d m dt d dm m lim r r v v p .    Całka występująca w tym wzorze pod znakiem pochodnej jest momentem  statycznym bryły względem początku układu współrzędnych: 

(…)

… jest równy zeru:
W = 0,
popęd tego wektora jest również równy zeru, a z zasady pędu i popędu wynika, iż
pęd końcowy jest równy początkowemu:
p(t ) = p(0 ) ,
czyli pęd układu materialnego jest stały:
p = const .
(7.50)
Jest to zasada zachowania pędu:
Jeżeli wektor główny układu sił zewnętrznych działających na układ materialny
jest równy zeru, to pęd tego układu materialnego jest stały.
Gdy pęd układu materialnego przedstawimy w postaci iloczynu masy m
i prędkości vC środka masy, to z zasady zachowania pędu:
m v C = const
wynika, że środek masy porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym.
Przykład 7.7. Klocek o masie m = 40 kg porusza się po równi pochyłej o kącie
nachylenia α = 30o pod działaniem siły będącej funkcją czasu P = P(t)
(rys. 7.14a). Miara tej siły zmienia się w czasie od 0 do P1 = 250 N…

statycznym bryły względem początku układu współrzędnych:
∫ r dm = m r
C.
m
Z uwzględnieniem powyższej zależności otrzymujemy wzór na pęd bryły:
p=
d
(m rC ) = m d rC = m v C .
dt
dt
(7.44)
Widzimy zatem, że pęd bryły, podobnie jak pęd układu materialnego, jest
równy iloczynowi jej masy i prędkości środka masy.
7.2.2. Zasada pędu i popędu. Zasada zachowania pędu
Rozpatrzymy obecnie układ składający się z n…
... zobacz całą notatkę



Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz