Пред.
След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
Самый широкий класс идеальных неголономных связей, встречающихся в классической механике, дают системы, в которых твердые тела, имея точечный контакт с неподвижными или подвижными опорными поверхностями, катаются по ним или вертятся без скольжения. Если $\boldsymbol{v}=0$ — мгновенная относительная скорость точки тела, которой оно в рассматриваемое мгновение касается опоры, то при любом возможном (виртуальном) перемещении тела выполняется условие $\delta v=0$ [48], и, следовательно, виртуальная работа сосредоточенной силы реакции опоры $\boldsymbol{R}$ на этом перемещении равна нулю: $\boldsymbol{R} \cdot \delta \boldsymbol{r}=0$. Связи, которые реализуются силами, не совершающими работы на всех возможных перемещениях системы, называются идеальными (по Лагранжу). Кроме указанного класса идеальных неголономных связей есть еще несколько примеров механических систем с принципиально другими неголономными связями, также идеальными по Лагранжу. Первый пример предложен С.А.Чаплыгиным [40]. Твердое тело опирается на горизонтальную плоскость тремя точками; две из этих точек представляют свободно скользящие ножки; третья есть точка $A$ прикосновения острого колесика (лезвия), горизонтальная ось которого зафиксирована в движущемся теле. Колесико не может скользить в направлении, перпендикулярном к его плоскости. Это кинематическое условие записывается так: где $(x, y)$ — плоские координаты точки касания $A, \varphi$ — угол между неподвижной осью $O X$ и плоскостью колесика. Физически, острое колесико как бы врезается в опорную плоскость, образуется неглубокая бороздка, вдоль которой колесико может легко скользить, но которая препятствует смещению колесика в поперечном направлении. С другой стороны, в число кинематически допустимых связью (2.1) движений входит вращение тела вокруг точки $A$, «бороздка» тоже мешает такому движению. Чтобы как-то сгладить этот эффект, лезвие предполагается не плоским (конек), а круглым (колесико). Описанную систему называют иногда «санями Чаплыгина». Второй пример дан Г.К.Сусловым [34]. Два твердых тела вращаются вокруг своих неподвижных точек и связаны друг с другом длинным гибким нескручиваемым тросом, толщиной которого пренебрегают. Предполагается, что закрепление троса к поверхности тела выполнено так, что касательная $\tau$ к тросу в точке закрепления фиксирована в теле. Условие нескручивания троса приводит к кинематическому условию проекция мгновенной угловой скорости вращения тела на направление $\tau$ равна нулю. Это неголономная связь. Один конец троса может быть присоединен к оси часового механизма ( $\omega_{\tau}=$ const) или закреплен неподвижно $\left(\omega_{\tau}=0\right) .^{2}$ Bсе предыдущие примеры относятся к случаю линейных по скоростям идеальных неголономных связей. Теоретически можно рассматривать и нелинейные неголономные связи, однако конструирование и проверка условия идеальности таких связей остаются проблематичными. В работе [49] рассматривалась система с идеальными линейными неголономными связями, из которой путем предельного перехода по одному из параметров, понижающего порядок системы дифференциальных уравнений движения (см. также $[62,18]$ ), получается система с нелинейной связью и лагранжианом $L=m\left(\dot{x}^{2}+\dot{y}^{2}+\dot{z}^{2}\right) / 2-m g Z$ тяжелой частицы массы $m$. Этот пример Аппеля является едва ли не единственным для иллюстрации некоторых общетеоретических построений в механике систем с идеальными по Лагранжу нелинейными неголономными связями.
|
1 |
Оглавление
|