Главная > ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА. TОМ ВТОРОЙ (Г. ЛАМБ)
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
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

Предположим, что нить первоначально находится в покое, имея форму плоской кривой, и что она внезапно приведена в движение импульсами, касательными к ее концам.

Обозначим теперь через $T$ импульсивное натяжение в любой точке $P$, т. е. интеграл по времени от действительного натяжения, взятый в пределах бесконечно малой продолжительности действия силы.

Пусть будут $u, v$ скорости непосредственно после прекращения действия импульса соответственно в направления касательной и нормали. Так как касательная и нормальная составляющие импульса, приложенного к элементу $\delta s$, будут $\delta T$ и $T \delta \phi$, то мы имеем:
\[
\mu \delta s \cdot u=\delta T, \quad \mu \delta s \cdot v=T \partial \Phi,
\]

или
\[
\mu u=\frac{d T}{d s}, \quad \mu v=T \frac{d \phi}{d s} .
\]

Если $P, Q$ будут две близких между собой точки нити, то скорость точки $Q$ относительно $P$ будет иметь, с точностью до бесконечно малых второго порядка, составляющую
\[
(u+\delta u) \cos \delta \phi-(v+\delta v) \sin \delta \varphi-u=\delta u-v \hat{\varphi} \phi,
\]

параллельную касательной в $P$, и составляющую
\[
(u+\delta u) \sin \delta \psi+(v+\delta v) \cos \delta \phi-v=u \hat{\phi} \psi+\delta v,
\]

параллельную нормали, проведенной через $P$. Так как длина $\delta s$ элемента $P Q$ постоянна, то первая составляющая относительной скорости должна обращаться в нуль, откуда
\[
\frac{d u}{d s}-v \frac{d \Phi}{d s}=0 .
\]

Выражение, найденное нами для относительной нормальной скорости, показывает, что непосредственно после окончания действия импульса элемент $P Q$, кроме переносной скорости, будет иметь дополнительную угловую скоросъть:
\[
u \frac{d \Phi}{d s}+\frac{d v}{d s} \text {. }
\]

Исключив из (1) и (2) количества $u$, $v$, получим:
\[
\frac{d}{d s}\left(\frac{1}{\mu} \frac{d T}{d s}\right)=\frac{T}{\mu}\left(\frac{d \Psi}{d s}\right)^{2}=\frac{T}{\mu \rho^{2}},
\]

где $\rho$ – радиус кривизны.
Если нить имеет по всей длине постоянную линейную плотность, то это уравнение приводится к следующему:
\[
\frac{d^{2} T}{d s^{2}}=\frac{T}{\rho^{2}} .
\]

Решения уравнений (4) и (5) будут содержать две произвольных постоянных, которые должны определяться по данным, относящимся к обоим концам. После определения постоянных значения $u, v$ найдутся по формулам (1).

ПРимер. Если нить образует дугу круга, то мы имеем $\rho=a$, т. е. радиус крйизны равен радиусу круга. Следовательно, положив $s=a \theta$, получим уравнение:
\[
\frac{d^{2} T}{d^{0 z}}=T
\]

решение которого будет:
\[
T=A \operatorname{ch} \theta+B \operatorname{sh} \theta .
\]

Если $T_{0}$ будет импульсивное натяжение, приложенное к одному из концов $(\theta=0)$, и если другой конец $(\theta=\alpha)$ будет свободен, то мы имеем:

откуда
\[
A=T_{0}, \quad A \operatorname{ch} \alpha+B \operatorname{sh} \alpha=0,
\]
\[
T=T_{0} \frac{\operatorname{sh}(\alpha-\theta)}{\operatorname{sh} \alpha} \text {. }
\]

Следовательно,
\[
u=-\frac{T_{0}}{\mu a} \cdot \frac{\operatorname{ch}(\alpha-\theta)}{\operatorname{sh} \alpha}, \quad v=\frac{T_{0}}{\mu a} \cdot \frac{\operatorname{sh}(\alpha-\theta)}{\operatorname{sh} \alpha} .
\]

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru