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

Если мы продиференцируем равенство (2) $\S 62$ по $t$, то получим:
\[
\frac{d}{d t} \sum m(x \dot{y}-y \dot{x})=\sum(m) \cdot\left(x_{0} \frac{d^{2} y_{0}}{d t^{2}}-y_{0} \frac{d^{2} x_{0}}{d t^{2}}\right)+\frac{d}{d t} \sum m\left(\dot{\xi} \eta-\eta_{i}\right) ;
\]

здесь два сокращающиеся члена не выписаны ${ }^{1}$ ). Эту формулу легко
1) Эта формула, подобная формулам (4) § 46 и (2) §61, представляет частный случай следующей теоремы.
Если
\[
\varphi(x, y, z, \dot{x}, \dot{y}, z, \ddot{x}, \ddot{y}, \ddot{z})
\]

есть однородная функция второй степени указанных переменных, то при подстановке (1) $\S 61$, где $x, y, z, \xi, \eta, \zeta$ относятся к какой-либо точке материальной

истолковать так же, как мы истолковали формулу, из которлй она выведена; но мы главным образом заинтересованы частным случаем этой теорзмы, когда ось $\mathrm{Oz}$ проходит через мгнозенн е положение точки $G$. При этом предположении рассматриваемая формула приводится к следующей:
\[
\frac{d}{d t} \sum m(x \dot{y}-y \dot{x})=\frac{d}{d t} \sum m\left(\dot{\xi} \dot{\eta}_{i}-r_{i} \dot{\xi}\right),
\]

имеющей место для рассматриваемого момента времени.
Следовательно, при вычислении скорости возрастания (т. е. производной по времени) момента количеств движения системы относительно неподвижной оси, через которую в рассматриваемый момент проходит центр масс, мы можем не знать движения $G$ и обращать внимание лишь на двикение точек системы относительно $G$.
Эту же теореиу можно доказать, не обращаясь к искусственному аппарату прямоугольных координат; для простоты мы рассмотрим тольке случай движеңия в двух измерениях, когда траектория центра масс представляет плоскую кривую. Пусть $G, G^{\prime}$ обозначают положения центра масс соответственно в моменты времени $t, t+\delta^{*}$, и пусть $v_{0}, v_{0}+\partial_{0}$ будут соответствующие скорости этой точки (фиг. 52). Пусть будет $
u$ момен г количеств движенія относительно $G$ в момент времени $t$, а $
u+\delta
u-$ то же относительно $G^{\prime}$ в момент времени $t+\delta t$. Мы видели ( $\S 61$ ), что при вычислении $
u$ или $
u+\delta
u$ якляется безразличным, воспользуемся ли мы действительными количествами движения точек системы или же количествами движения точек в их движении относительно центра масс. Момент количеств движения относительно $G$ в момент нремени $t+\delta t$ по теореме $\S 61$ будет равен моменту количе тв движения $
u+\delta
u$, сложенному с моментом относительно $G$ количества движения $\Sigma(m) \cdot\left(v_{0}+\delta v_{\mathrm{v}}\right)$, направление ‘ которого совпадает с прямою, проходящею через $G^{\prime}$ по касательной к траектории центра масс. Так как расстояние $G$ от этой прямой будет второго порядка малости, то этим последним моментом в конечном итоге можно пренебречь, и приращение за ьремя $\delta t$ момента количеств движения относительн $G$ будет равно $\delta$.

Мы можем выве:ти из предыдущего непосредственно несколько важных заключений динамического характера.

системы, то мы имеем
\[
\begin{array}{l}
\sum m \varphi(x, y, z, \dot{x}, \dot{y}, \dot{z}, \ddot{x}, \ddot{y}, \ddot{z})= \\
=\sum(m) \cdot \varphi\left(x_{0}, y_{0}, z_{0}, \frac{d x_{0}}{d t}, \frac{d y_{0}}{d t}, \frac{d z_{0}}{d t}, \frac{d^{2} x_{0}}{d t^{2}}, \frac{d^{2} y_{0}}{d t^{2}}, \frac{d^{2} z_{0}}{d t^{2}}\right)+ \\
+\sum m_{\varphi}(, n, \zeta, \dot{\xi}, \dot{\eta}, \dot{\zeta}, \ddot{\xi}, \ddot{\eta}, \ddot{\zeta}) \text {. } \\
\text { (См. .Статика“, § 74.) } \\
\end{array}
\]

Мы видели, что в механической системе любого рода, не подверженной действию внешних сит, цечтр масс движегся с постоянною скоростью прямолинейно. Кроме тюго, мы теперь знаеи, чіо не то ько момент количеств движения относительно непидвижной оси имеет постоянную величину, но что и момент относительно осн, ґроходящей через центр масс и движупейся вместе с ним (сохраняя по тоянное направление), количеств движен тоя ток системы в их движении относительно центра масс име’т также постоянную величину.

Например, массы и относительные скорости разных планет солнечной систеиы определяют момент количеств движения системы относительно любой оси, проходяпей через центр масс, и этот момент количеств движения имеег постоянную величину независимо от того, движется ли вся система как одно целое, или нет.

Далее, если обозначить через I момент инерции Земли отн сительно ее оси вращения, а через $\omega$ – ее угловую ск рость, то произведение $I \omega$ имеет постоянную величину и не изменяется при поступагельном движении Земли. Конечно, возможными тормозяцими силами и изме ением направления оси мы здесь пренебрегаем. Если вследствие мгновенного или постепенного изменения физических свойств момент инерции и угловая скорость Земли изменятся соответьтвенно в $I^{\prime}$ и $\omega^{\prime}$, то мы будем иметь:
\[
I^{\prime} \omega^{\prime}=I \omega .
\]

Отсюда видно, что равномерное сжатие Земли вследствие охлаждения произведет уменьшение момента инерции $I$, а следовательно, и увеличение $\omega$, т. е. продолжительность суток уменьшится.

ПРимер. Две материальных точки $m_{1}, m_{2}$, соединенных нитью длины $a$, движутся в одной плоскости. Если ш есть угловая скорость нити, то момент отно ительно центра масс $G$ количеств движения точек системы в их длижении относительно той же точки $G$ будет
\[
\left(m_{1} r_{1}^{2}+m_{2} r_{2}^{2}\right) \omega
\]

где $r_{1}, r_{2}$ суть расстояния обеих материальных точек от точки $G$. Следовательно, если внешних сил нет. или если момент ьнешних сил от осит’льно $G$ (как в случае силы тяжести) равен нулю. то угловая скоро ть ш постоянна (см. § 42).

С другой стороны, если ьнгшние силы сообщают всем материлльным точкам одичаковое ускоргние (как в случае силы тяжести), то относительного длижения не будет. Следоьательно. если $T$ есть натяжение нити, то
\[
T=m_{\mathbf{1}} \omega^{2} r_{\mathbf{1}}=\frac{m_{1} m_{2}}{m_{\mathbf{1}}+m_{2}} \omega^{\top} a .
\]

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru