Смекни!
smekni.com

Кинематика (стр. 4 из 6)



Следовательно:

;
;
(а)

с другой стороны, скорости точек А, В и С мы можем найти как во вращательном движении по формуле (2.11):

;
;
(б)

сравнивая (а) и (б) находим, что:

;
;
;(в)

Подставим эти значения в формулу (3.7)

Таким образом ускорение Кориолиса равно удвоенному векторному произведению вектора угловой скорости переносного движения на вектор относительной скорости.

(3.10)

Его величина


(3.11)

В соответствии с правилом векторного произведения ускорения Кориолиса направлено перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы

и
, в ту сторону, чтобы, глядя навстречу ему, мы видим поворот вектора
к вектору
на меньший угол происходящим против часовой стрелки.

Другое правило: чтобы найти направление ускорения Кориолиса, надо вектор

спроецировать на плоскость, перпендикулярно оси переносного вращения, и полученную проекцию повернуть на 90о в сторону вращения. Эти и будет направление вектора
.

Физический смысл ускорения Кориолиса выясним на таком примере. Пусть круглая платформа вращается с постоянной угловой скоростью

, а по радиусу платформы двигается точка М с постоянной относительной скоростью Vч(рис. 3.3). В некоторый момент точка занимает положение Мо,а через промежуток времени
положение М1. При этом произошло изменение относительной скорости за счет переносного движения (изменилось направление вектора
) и изменение переносной скорости за счет относительного движения (изменилась величина
в результате удаления точки от оси вращения). Эти два изменения и характеризуются ускорением Кориолиса.

Таким образом, ускорение Кориолиса характеризует изменение относительной скорости в результате переносного движения и изменение переносной скорости в результате относительного движения.

В общем случае движения формулы (3.8) удобнее использовать в таком виде:

(3.12)

Задача кинематики плоского движения твердого тела - найти характеристики движения самого тела и отдельных его точек. В данном задании к таким характеристикам относятся векторы угловой скорости и углового ускорения тела.

Рис. 1

Основные формулы кинематики плоского движения твердого тела - векторные формулы, связывающие соответственно скорости и ускорения двух произвольных точек плоской фигуры, например, точек А и В (рис. 1)

B =
A +
BA =
A +
´
;(1)

B =
A +
+
=
A +
× (
´
) +
×
;(2)

где

,
, - векторы угловой скорости и углового ускорения вращения плоской фигуры вокруг любой оси, например Az' перпендикулярной плоскости движения Oxy относительно системы координат Ax'y'z', оси которой параллельны осям неподвижной системы координат Оxyz.На рис.1 оси Оz. и Аz' не изображены, так как считается, что они перпендикулярны к плоскости рисунка и направлены на наблюдателя, а плоскости Охy и Аx'y' совпадают с плоскостью рисунка.

Левые части выражений

BA =
´
;
=
× (
´
) =
×
BA;
=
×
;

являются соответственно векторамискорости, нормального и касательного ускорения точки В относительно системы координат Ax'y'z'при вращении отрезка АВ в плоскости рисунка вокруг точки A, называемой в таком случае полюсом, с угловой скоростью

и угловым ускорением
. Индексы n и t, в выражениях
и
указывают, что эти векторы направлены соответственно по внутренней нормали и касательной в точке Bк окружности радиуса r = AB с центром в точке А. Модули упомянутых векторов
находятся по формулам

½

BA½ =
´AB;½
½ =
=
´AB;½
½ =
´AB;(3)

Векторы

BA,
,
лежат в плоскости движения плоской фигуры тела, причем ненулевые векторы
BA,
перпендикулярны отрезку AB, а ненулевой вектор
направлен от точки В к точке А . Таким образом, для этих векторов всегда известны линии действия.