Równanie bryły sztywnej

Nasza ocena:

5
Pobrań: 126
Wyświetleń: 1120
Komentarze: 0
Notatek.pl

Pobierz ten dokument za darmo

Podgląd dokumentu
Równanie bryły sztywnej - strona 1 Równanie bryły sztywnej - strona 2 Równanie bryły sztywnej - strona 3

Fragment notatki:


7.5.1. Ruch bryły swobodnej     Swobodna  bryła sztywna ma w przestrzeni sześć stopni swobody i do określenia  jej ruchu potrzeba sześciu równań ruchu. Ruch bryły możemy rozbić na ruch  środka masy, wywołany przez działanie wektora głównego sił zewnętrznych, i  obrót bryły względem  środka masy, wywołany przez moment główny sił  zewnętrznych zredukowany do środka masy.   Do  ułożenia równań ruchu bryły wykorzystamy wyprowadzone poprzednio  zasady pędu i krętu. W punkcie 7.2.3 wykazano, że pochodna pędu względem  czasu równa wektorowi głównemu sił zewnętrznych opisuje ruch środka masy, a w  punkcie 7.3.5, że pochodna krętu zredukowanego do środka masy względem czasu  równa momentowi głównemu sił zewnętrznych opisuje obrót bryły względem  środka masy. Mamy więc dwa równania wektorowe opisujące ruch bryły  swobodnej:    C C dt d , dt d M k W p = = .             (7.90)      Te dwa równania wektorowe są równoważne sześciu równaniom skalarnym.  Otrzymamy je po zrzutowaniu wektorów występujących w powyższych  równaniach na  osie prostokątnego  układu współrzędnych. Podobnie jak  przy obliczaniu krętu bryły  przyjmiemy dwa układy  współrzędnych: jeden nieruchomy x,  y, z o początku w dowolnym punkcie  O i drugi ruchomy  ′ ′ ′ x , y , z   sztywno  związany z bryłą o początku w  środku masy C (rys. 7.24). Ponadto  dla uproszczenia obliczeń założymy,  że osie  z , y , x ′ ′ ′  układu ruchomego są  głównymi centralnymi osiami  bezwładności. Przy takim założeniu  zgodnie ze wzorem (7.66) kręt bryły      k j i k ′ ω + ′ ω + ′ ω = ′ ′ ′ ′ ′ ′ z z y y x x C I I I ,               (a)    gdzie    są  głównymi centralnymi momentami bezwładności,  a   współrzędnymi wektora prędkości kątowej  ω w układzie  ruchomym.  z y x I , I , I ′ ′ ′ ω ω ω ′ ′ x , , y z ′   x  z  x ′  z ′  y ′ y  r C    C   O  M C  W     Rys. 7.24. Ruch swobodny bryły sztywnej    W pierwszej kolejności obliczymy pochodną krętu   k C względem czasu z  wykorzystaniem podanych w kinematyce bryły wzorów na pochodne względem  czasu wersorów układu ruchomego (5.31).    k ω k j ω j i ω i ′ × = ′ ′ × = ′ ′ × = ′ t d d , t d d , t d d .   + ′ ω + ′ ω + ′ ω = = ′ ω + ′ ω + ′ ω + + ′ ω + ′ ω + ′ ω = ′ ′ ′ ′ ′

(…)

…. Ruch obrotowy bryły sztywnej wokół osi dowolnej
Zatem przyśpieszenie aC środka masy bryły wyrazi wzór:
a C = ω× (ω× rC ) = ω(ω⋅ rC ) − rC ω 2 .
(g)
Jeżeli wektor wodzący rC środka masy zapiszemy za pomocą współrzędnych
w układzie ruchomym:
rC = x ′ i ′+ y ′ j′+ z ′ k ′,
C
C
C
to po zrzutowaniu wektora (g) na osie x ′ , y ′, z′ i odpowiednim pogrupowaniu
wyrazów otrzymamy wzory na współrzędne…
... zobacz całą notatkę



Komentarze użytkowników (0)

Zaloguj się, aby dodać komentarz