Главная > Физика > Теоретическая механика. Статика. Динамика точки, Т.1
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

ГЛАВА XII. ДВИЖЕНИЕ ТОЧКИ ПО НЕПОДВИЖНОЙ ИЛИ ДВИЖУЩЕЙСЯ КРИВОЙ

I. Движение по неподвижной кривой

244. Уравнения движения.

Пусть дана кривая, по которой движется точка, и — результирующая действующих на эту точку внешних сил. Точка оказывает на кривую некоторое давление и кривая действует на точку равной и прямо противоположной реакцией, которая будет нормальна к кривой, если предположить, что отсутствует трение. Вследствие этого точка может рассматриваться как свободная в пространстве при условии, что к ней прилагаются сила и реакция (рис. 154). Так как положение точки на кривой зависит только от одного параметра, то для определения движения достаточно только одного уравнения, не содержащего реакции. Это уравнение мы получим по теореме кинетической энергии в виде

Рис. 154.

Уравнение не содержит реакции так как последняя, оставаясь нормальной к перемещению, не производит никакой работы.

Для завершения вычислений нужно выразить координаты точки кривой в функции некоторого параметра

Тогда имеем

где обозначает выражение . В наиболее общем случае, который может представиться, сила зависит от положения движущейся точки, ее скорости и времени. Тогда компоненты X,

а следовательно, и будут функциями от и уравнение кинетической энергии, написанное в виде

будет дифференциальным уравнением второго порядка, определяющим в функции

В частном случае, когда сила зависит только от положения точки, будет функцией только от и интегрирование уравнения приводится к квадратурам. Действительно, уравнение кинетической энергии будет

Из этого уравнения можно найти в функции для чего нужно заменить его значением (1). Получим

Таким образом, задача решается двумя последовательными квадратурами. Выражение содержит два знака. В начале движения известно, какой знак нужно взять, так как знак начальной скорости определяет знак начального значения Этот знак нужно сохранять до тех пор, пока не обратится в нуль; если по истечении конечного промежутка времени функция обратится в нуль, то скорость тоже обратится в нуль; тогда направление касательной составляющей силы определит направление движения, а следовательно, и знак

Если существует силовая функция , то первое интегрирование производится сразу. Имеем

где значение равно После замены х, у, z их выражениями через вычисления завершаются так, как указано выше.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление