Главная > ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА. TОМ ТРЕТИЙ (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

Представляет интерес общая форма уравнений движения динамической системы относительно фсей, вращающихся с постоянной угловой скоростью. Эти уравнения, рассматриваются при изучении таких вопросов, как теория приливов на вращающейся планете.

Приняв ось вращения за ось $z$, будем иметь:
\[
\begin{aligned}
2 T & =\sum m\left\{(\dot{x}-\omega y)^{2}+(\dot{y}+\omega x)^{2}+\dot{z}^{2}\right\}= \\
& =2 T_{0}+2 \omega \sum m(x \dot{y}-y \dot{x})+2 \mathfrak{T},
\end{aligned}
\]

где
\[
\begin{array}{l}
2 T_{0}=\sum m\left(x^{2}+y^{2}\right) \omega^{2}, \\
{ }^{2} \mathfrak{T}=\sum m\left(\dot{x}^{2}+\dot{y}^{2}+\dot{z}^{2}\right) .
\end{array}
\]

Если относительная конфигурация определяется обобщенными координатами $q_{1}, q_{2}, \ldots, q_{n}$, то $\mathfrak{T}$ будет представлять однородную квадратичную функцию соответствующих скоростей, а именно:
\[
2 \mathfrak{T}=a_{11} \dot{q}_{1}^{2}+a_{22} \dot{q}_{2}^{2}+\ldots+2 a_{12} \dot{q}_{1} \dot{q}_{2}+\ldots,
\]

где коэфнциенты $a_{r r}, a_{r s}$ имеют такую же форму, как и в (3) $\S 73$. Действительно, $\mathfrak{T}$ означает кинетическую энергию, которой система обладала бы при отсутствии вращения $\omega$. С другой стороны, $T_{0}$ означает энергию вращающейся системы, находящейся в состоянии относительного покоя при заданной конфигурации; $T_{0}$ заключает в себе только относительные координаты и не содержит соответствующих скоростен. Энергия $T_{0}$ представляет то, что можно назвать центробежной энергией. Что касается остальных членов в (1), то мы имеем:
\[
\omega \sum m(x \dot{y}-y \dot{x})=\alpha_{1} \dot{q}_{1}+\alpha_{2} \dot{q}_{2}+\ldots+\alpha_{n} \dot{q}_{n},
\]

где
\[
\alpha_{r}=\omega \sum m\left(x \frac{\partial y}{\partial q_{r}}-y \frac{\partial x}{\partial q_{r}}\right) .
\]

Следовательно,
\[
\begin{aligned}
\frac{d}{d t} \frac{\partial T}{\partial \dot{q}_{r}} & =\frac{d}{d t}\left(\frac{\partial \mathfrak{T}}{\partial \dot{q}_{r}}+\alpha_{r}\right)= \\
& =\frac{d}{d t} \frac{\partial \mathscr{T}}{\partial \dot{q}_{r}}+\frac{\partial \alpha_{r}}{\partial q_{1}} \dot{q}_{1}+\frac{\partial \alpha_{r}}{\partial q_{2}} \dot{q}_{2}+\ldots+\frac{\partial \alpha_{r}}{\partial q_{n}} \dot{q}_{n}, \\
\frac{\partial T}{\partial q_{r}} & =\frac{\partial \mathfrak{T}}{\partial q_{r}}+\frac{\partial \alpha_{1}}{\partial q_{r}} \dot{q}_{1}+\frac{\partial \alpha_{2}}{\partial q_{r}} \dot{q}_{2}+\ldots+\frac{\partial \alpha_{n}}{\partial q_{r}} \dot{q}_{n}+\frac{\partial T_{0}}{\partial q_{r}} .
\end{aligned}
\]

Таким образом типичные уравненмя движения (10) § 79 прииимают вид:
\[
\left.\frac{d}{d t} \frac{\partial \mathfrak{T}}{\partial \dot{q}_{r}}-\frac{\partial \mathfrak{T}}{\partial q_{r}}+(r, 1) \dot{q}_{1}+(r, 2) \dot{q}_{2}+\ldots+(r, n) \dot{q}_{n}-\frac{\partial T_{0}}{\partial q_{r}}=P_{r},{ }^{1}\right)(9)
\]

где
\[
(r, s)=\frac{\partial \alpha_{r}}{\partial q_{s}}-\frac{\partial \alpha_{s}}{\partial q_{r}}=2 \omega \sum m \frac{\partial(x, y)}{\partial\left(q_{s}, q_{r}\right)} .
\]
1) Thoms on and Tait, 2-е изд, $\S 319$.

В частности, следует заметить, что
\[
(r, r)=0,(r, s)=-(s, r) .
\]

Полученную формулу можно вывести также из (23) § 79 при помощи метода, изложенного в $\S 77$.
На основании только что указанных уравнений имеем:
\[
\begin{array}{r}
\sum m(\ddot{x} \ddot{x}+\ddot{y} y+\ddot{z} \ddot{z})-\omega^{2} \sum m(x \dot{x}+y \dot{y})= \\
=\sum(X \dot{x}+Y \dot{y}+Z \dot{z}),
\end{array}
\]

или в обобщенных координатах
\[
\frac{d}{d t}\left(\mathfrak{T}-T_{0}\right)=P_{1} \dot{q}_{1}+P_{2} \dot{q}_{2}+\ldots+P_{n} \dot{q}_{n} .
\]

В случае консервативной системы при отсутствии внешних возмущений полученное уравнение приводит к следующему результату
\[
\mathfrak{I}+V-T_{0}=\text { const. }
\]

который заменяет уравнение энергии. Член $-T_{0}$ можно назвать потенциальной энергией центробежной силы.

Формулу (13) можно также вывести, исходя и из уравнений типа (9) (§77). Она вытекает также и из рассмотрения скорости изменения работы сил связи ( $\S 79$ ).

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru