Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Свободное вращение твердого тела
Свободное вращение твердого тела в пустом пространстве невозможно вокруг осей, не проходящих через центр масс. В гипотетическом случае такого вращения (рис. 4.2) центр масс тела должен двигаться по окружности с центом, ледащем на оси. При таком движении полный импульс твердого тела вместе со скоростью центра масс должен изменять свое направление. В соответствии с общими уравнениями движения твердого тела (3.3) при отсутствии внешних сил такая ситуация невозможна. Рис.4.2. К обоснованию невозможности свободного вращения твердого тела
Требование прохождения через центр масс оси свободного вращения твердого тела в пустом пространстве является необходимым, но не достаточным. Свободное вращение твердого тела в пустом пространстве возможно лишь вокруг трех взаимно перпендикулярных осей («осей свободного вращения») декартовой системы координат, для которой матрица момента инерции имеет диагональный вид. Действительно, из связи (4.5) между компонентами векторов момента импульса J угловой скорости ω следует, что в общем случае эти векторы не сонаправлены (рис. 4.3). Рис.4.3. К обоснованию невозможности свободного вращения твердого тела
В результате предположение о свободном вращении твердого тела вокруг какой-либо оси, проходящей через центр масс, но не совпадающей ни с одной из осей свободного вращения приводит к выводу о том, что при таком движении вектор момента импульса тела описывает в пространстве конус, ось которого совпадает с направлением вектора ω. Описанная ситуация в соответствии с общим уравнением движения твердого тела (3.4) невозможна в случае отсутствия внешних сил, создающих необходимые моменты. В результате остается лишь три возможных направления для оси свободного вращения твердого тела. В случае, если вектор угловой скорости направлен вдоль одной из трех осей свободного вращения, векторы угловой скорости и момента импульса оказывается сонаправленными, например: . (4.9) В такой ситуации вектор момента импульса оказывается направленным вдоль оси вращения и, следовательно, не изменяется во времени. В результате все уравнения движения твердого тела (3.3) и (3.4) выполняются, что и обеспечивает возможности свободного вращения вокруг любой из трех так выбранных осей.
Можно показать, что свободное вращение вокруг осей, соответствующих максимальному и минимальному значениям момента инерции, оказывается устойчивым. Свободное вращение вокруг оси с промежуточным значением I ξξ неустойчиво и трудно осуществимо на практике. При небольших отклонениях вектора угловой скорости от направления оси свободного вращения может возникать устойчивое сложное вращательное движение, сопровождающееся прецессией. Так, например, в случае симметричного быстро закрученного волчка (рис. 10.4), диагонализованная матрица тензора момента инерции которого имеет два совпадающих элемента , (4.10) возможно движение, при котором вектор угловой скорости вращения тела вокруг своей оси симметрии не сохраняется во времени, а медленно перемещается по поверхности воображаемого конуса. Рис.4.4. Свободное вращение с прецессией Ось конуса, вычерчиваемого прецессирующим вектором угловой скорости, совпадает по направлению с вектором момента импульса, который в случае движения тела в пустом пространстве остается неизменным с течением времени.
|
|||||||
Последнее изменение этой страницы: 2020-12-19; просмотров: 281; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.216.230.107 (0.005 с.) |