Главная > КЛАССИЧЕСКАЯ ДИНАМИКА (Дж. Л. СИНГ)
<< 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

Уравнение движения (30.1) для частицы дает следующее соотношение:
\[
m v_{2}-m v_{1}=\int_{i_{1}}^{t_{2}} \boldsymbol{F} d t,
\]

индексы 1 и 2 относятся соответственно к моментам времени $t_{1}$ и $t_{2}$. Переходя к пределу, когда $\boldsymbol{F}$ стремится к бесконечности, а интервал $t_{2}-t_{1}$ стремится к нулю, приходим к понятию ударного импульса $\hat{\boldsymbol{F}}$, который, будучи приложен к частице, вызывает конечное мгновенное изменение скорости, определяемое формулой
\[
m \Delta \boldsymbol{v}=\hat{\boldsymbol{F}} .
\]

В ходе математического исследования ударные импульсы можно рассматривать аналогично обычным силам. Можно говорить о моменте $\boldsymbol{r} \times \hat{\boldsymbol{F}}$ ударного импульса $\hat{\boldsymbol{F}}$, приложенного в точке $\boldsymbol{r}$, и о работе ударного импульса, определенной следующим образом:
\[
\delta \hat{W}=\hat{\boldsymbol{F}} \cdot \delta \boldsymbol{r} .
\]

Мы должны, конечно, постоянно иметь в виду, что добавление слов «под действием ударного импульса» изменяет природу основного понятия силы; это выражается в том, что размерность ее изменяется, а именно, умножается на время.

Интегрируя уравнения движения в других формах по короткому промежутку времени и переходя к пределу так же, как это было сделано выше, мы получим законы для ударного импульса из законов обычной динамики. Таким образом, уравнение (44.2) приводит к теореме об изменении импульса для днижения под действием ударных импульсов, выраженной в следующем виде:
\[
\Delta \boldsymbol{M}=\hat{\boldsymbol{F}},
\]

где $\hat{\boldsymbol{F}}$ – сумма всех внешних ударных импульсов, а (44.4) приводит к уравнению
\[
m \Delta v=\hat{\boldsymbol{F}},
\]

где $v$ – скорость центра масс системы. Кроме того, согласно уравнениям (44.5) и (44.7) имеем соотношения
\[
\Delta \boldsymbol{h}=\hat{\boldsymbol{G}}, \quad \Delta \boldsymbol{h}^{*}=\hat{G}^{*} ;
\]

первое уравнение относится $к$ случаю какой-нибудь неподвижной точки, второе – к случаю центра масс; здесь $\hat{G}$ и $\hat{G}^{*}$ – моменты ударных импульсов.

Однако, что касается энергии, то переход от обычной динамики к динамике движений под действием ударного импульса нельзя осуществить таким простым путем. Согласно уравнению (45.3) приращение кинетической энергии системы равно
\[
\Delta T=\int_{t_{1}}^{t_{2}} \dot{W} d t=\int_{t_{1}}^{t_{2}} \sum_{i=1}^{P} \boldsymbol{F}_{i} \cdot \dot{\boldsymbol{r}}_{i} d t,
\]

где суммирование производится по $P$ частицам, которые образуют систему. Но когда мы переходим к пределу, устремляя силы к бесконечности, а интервал времени $t_{2}-t_{1}$ – к нулю, то получаем следующее уравнение:
\[
\Delta T=\sum_{i=1}^{P} \hat{\boldsymbol{F}}_{i} \cdot \overline{\boldsymbol{v}}_{i},
\]

где $\bar{v}_{i}$ – неизвестные средние значения скоростей. Хотя, может быть, и удобно говорить о работе импульса, однако мы не будем связывать ее с приращением энергии. Дело в том, что в динамике движения под действием ударного

импульса механическая энергия может превращаться в теплоту; этой форме энергии нет места в ньютоновой динамике ${ }^{1}$ ).

Рассмотрим теперь уравнения Лагранжа (46.17) для голономной системы. Так как обобщенные скорости остаются конечными при переходе к пределу, то получаем уравнения
\[
\Delta \frac{\partial T}{\partial \dot{q}_{\rho}}=\hat{Q}_{\rho} \quad(\varrho=1, \ldots, N),
\]

где $\hat{Q}_{\rho}$ – обобщенный ударный импульс, который может быть вычислен, если использовать понятие работы ударного импульса, по формуле
\[
\sum_{\rho=1}^{N} \hat{Q}_{\rho} \delta q_{\rho}=\delta \hat{W}=\sum_{i=1}^{p} \hat{\boldsymbol{F}}_{i} \cdot \delta \boldsymbol{r}_{i} .
\]

Математические проблемы динамики движения под действием ударного импульса гораздо проще, чем проблемы обычной динамики, потому что вместо дифференциальных имеют место только алгебраические уравнения.

Categories

1
Оглавление
email@scask.ru