ТЕОРЕМА ОБ ИЗМЕНЕНИИ КИНЕТИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ТОЧКИ И СИСТЕМЫ
Эта теорема для материальной точки в дифференциальной форме имеет следующую аналитическую запись:
(6.53)
SHAPE * MERGEFORMAT
а в интегральной форме ИИ)? ИИ)? |
{Л*0М,)> |
(6.54)
где Ак — работа действующих на точку сил; г0 и Vt — скорость точки в начале и в конце перемещения (в точках Л/0 и А/У).
/и*1 >1 |
При использовании теоремы об изменении кинетической энергии системы необходимо уметь вычислять кинетическую энергию системы и твердого тела. Кинетическая энергия Т системы материальных точек вычисляется как арифметическая сумма кинетических энергий всех точек, входящих в систему:
(6.55)
Если система состоит из нескольких тел, то ее кинетическая
I энергия вычисляется как сумма кинетических энергий этих тел
(6.56) |
Формулы для определения кинетической энергии твердого тела зависят от вида движения, которое совершает это тело. При поступательном движении тела
Т,= l — Mvh (6.57)
при вращательном движении
при плоскопараллельном движении ^ Mvl+ 2 с 2 |
Т= ^ Jzы2, (6.58)
Т=— MVc+- Jtcti)*, (6.59)
где vc—скорость движения центра масс; и»—угловая скорость тела; Лс—момент инерции тела относительно оси, проходящей через центр масс тела и перпендикулярной к плоскости его движения.
Следует помнить, что кинетическая энергия — понятие относительное и не может быть отрицательной.
Теорема об изменении кинетической энергии системы и твердого тела в интегральном виде имеет вид
(6.60)
где Т0 и 7—кинетическая энергия системы в начале и в конце перемещения; £А‘к—алгебраическая сумма работ всех дейст
вующих на систему соответственно внешних и внутренних сил.
Для неизменяемых систем УА’к=0 и выражение (6.60) упрощается.
В дополнение к формулам для вычисления работ различных сил, представленных в разделе 6.3, приведем другие формулы для определения работы сил, действующих на систему или твердое тело.
Работа силы тяжести
A=±Phc, (6.61)
работа силы трения качения
А = — Nk(p, (6.62)
работа момента силы
ф|
А= | Mzckр, (6.63)
Фо
где Р—сила тяЛести системы или твердого тела; Ьс—вертикальное смещение центра масс; N—нормальная реакция; к—коэффициент трения качения; <р — угол поворота (угловой путь); Mz—момент действующей силы.
Рассмотренная теорема широко используется для решения различных задач, в том числе из области бурения. Уравнение (6.60)
позволяет легко решать те задачи, в которых в число данных j и искомых величин входят: 1) действующие силы (внешние и внут — 1 ренние); 2) перемещения системы (линейные или угловые); 3) скорости : точек и тел (линейные или угловые) в начале и в конце перемещения. При этом действующие силы или моменты должны быть постоянными или зависеть только от перемещений (линейных или угловых).