Д10-15вар (Применение теоремы об изменении кинетической энергии к изучению движения механической системы)

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕСИТЕТ

Факультет автоматики и вычислительной техники

Кафедра ТиСМ

Задание Д10: Применение теоремы об изменении кинетической энергии к изучению движения механической системы.

Шифр 62 вариант 15

Выполнил студент гр. У-32 Ребяков А. А.

Проверила Заикина В. З.

Киров 2002

Дано:

m₁=m; m₂=0.5m; m₃=4m; m₄=0.5m;

R₂=0.2 м; R₃=0.15 м; R₂=R₄; r₂=r₄=0.5R₂

i_2x=i_4x=0.18 м; =60; =0.0025м; S=1.5 м.

Определить: скорость тела 1 в тот момент, когда оно пройдет путь S.

Решение:

Т – Т₀ =А_i^E+A_i^J

Т₀=0 т. к. в начальном состоянии система находилась в покое

A_i^J=0 т. к. система состоит из абсолютно твердых тел, соединенных

нерастяжимыми нитями

Т
=А_i^E

1)

Кинетическая энергия груза 1, движущегося поступательно

T₁=m₁V₁²/2; (1)

Кинетическая энергия тела 2, вращающегося вокруг оси х

T₂=J_2x₂²/2; (2)

V₁=V_D, a V_D=₂R₂, тогда ₂= V_D/ R₂= V₁/ R₂

J_2x=m₂i_2x²

Кинетическая энергия катка 3, совершающего плоское движение

(3)

J₃=m₃R₃²/2 (3.1)

V_E=V_F=₂r₂= V₁r₂/ R₂, тогда ₄= V_E/R₄

V_c3=V_K=₄r₄

Или (3.2)

₃=V_M/2R₃=V_c3/R₃ (3.3)

Подставляя выражения (3.1)-(3.3) в (3) и упрощая, получим

T₃=0.958mV₁²

Кинетическая энергия тела 4, вращающегося вокруг оси х

T₄=J_4x₄²/2; (4)

₄=V₁r₂/R₂R₄

J_4x=m₄i_4x²

T=T₁+T₂+T₃+T₄

T=1.712mV₁²

Найдем сумму работ всех внешних сил

A_G1=-m₁gS

Работа силы сцепления F_сц3=0, т.к. эта сила приложена к мгновенному центру скоростей.

A_G3=m₃gh_c3=m₃gS₃sin

S₃=Sr₂r₄/R₂R₄=S/4

Работа пары сил сопротивления качению катка 3

A_Mc=-M_c₃, где M_C=N_C

₃ – угол поворота катка

₃=S₃/R₃=S/4R₃

A_Mc= -m₃gcosS/4R₃

A_i^E=m₁gS- m₃gSsin/4-m₃gcosS/4R₃

A_i^E=0.126mgS

Приравняем значения Т и A_i^E

1.712mV₁²=0.126mgS

V₁=1.04 м/с