пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

Дифференциальные уравнения движения материальной точки

Собственно задач две:

1 Зная закон движения точки, определить действующую на нее силу.

2. Зная действующие на точку силы, определить закон движения точки (основная задача динамики).

Всякую несвободную материальную точку, можно рассматривать как свободную, отбросив связь и заменив ее действие реакцией этой связи <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>. Тогда основной закон динамики для несвободного движения будет:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

При решении первой задачи динамики необходимо хорошо помнить три закона динамики и применять их в задачах.

При решении задач второй группы необходимо рассматривать дифференциальные уравнения движения.

При прямолинейном движении скорость <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?> и ускорение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?> направлены вдоль одной прямой. Так как ускорение <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?> и сила <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?> совпадают по действию, то точка будет двигаться прямолинейно тогда, когда действующая на нее сила имеет постоянное направление.

Пусть дана материальная точка массы m, которая движется под действием силы <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?> (рис. 70 Рис. 70)

Положение точки М определяется координатой х.

Основная задача динамики: зная <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>, найти

х = f(t).

Связь между х и <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?> дает уравнение (13.1.3):

Проектируя его на ось Ох, получаем:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Это дифференциальное уравнение прямолинейного движения точки.

Это уравнение можно записать по иному:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Чтобы найти зависимость х = f(t) необходимо проинтегрировать соответствующее дифференциальное уравнение.

Так как силы зависят от времени, положения и скорости точки, то в общем виде задача сводится к решению дифференциального уравнения второго порядка:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Решение в конкретном случае зависит от вида правой части. После интегрирования в решение войдут две константы <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?> и общее решение будет

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Чтобы получить частное решение используют начальные условия:

1. Начальный момент времени

2. Начальное положение

3. Начальная скорость

Например: при <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Определяем <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?> и тогда частное решение будет

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Пусть на тело действует постоянная по модулю и направлению сила <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>, тогда первое уравнение (13.2.4) запишется как

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Разделяем переменные и учитывая, что <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>= const, m = const получаем:

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Подставляем это значение vxbo второе уравнение (13.2.4)

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Снова разделяем переменные и интегрируем

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Получаем общее решение

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>

Используем начальные условия (13.2.8) и из (13.2.10) находим, что <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>, а из (13.2.11), что <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>.

Подставляем значения <?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?> в (13.2.11) и частное решение будет следующим

<?xml version="1.0" encoding="UTF-16"?>


20.01.2014; 04:00
хиты: 47
рейтинг:0
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2025. All Rights Reserved. помощь