§ 5. ПРИНЦИП ДАЛАМБЕРА ДЛЯ МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ
Векторное дифференциальное уравнение движения несвободной точки имеет вид
где F — действующая на точку заданная (активная) сила,
- реакция связей (рис. 185).
Это уравнение можно переписать так:
Последний член уравнения (192) представляет собой некоторую силу, по модулю равную произведению массы
точки на ее ускорение w и направленную противоположно этому ускорению. Эта сила называется силой инерции и обозначается
, т. е.
Рис. 185.
Рис. 186.
Пользуясь этим обозначением, уравнение (192) можно представить в следующем виде:
т. е. заданная сила, действующая на материальную точку, реакция связей и сила инерцчи для каждого момента движения уравновешиваются (принцип Даламбера).
Таким образом, силу инерции можно определить так же, как такую силу, которая, будучи приложена к материальной точке, уравновешивает все заданные силы, приложенные к этой точке, и реакции связей.
Проекции силы инерции на координатные оси на основании равенства (194) выражаются следующим образом:
При криволинейном движении материальной точки сила инерции слагается из двух составляющих, из которых одна направлена по касательной к траектории, а другая — по главной нормали (рис. 186). Первая составляющая называется касательной, или тангенциальной, силой инерции и обозначается вторая составляющая называется нормальной силой инерции, или центробежной силой, я обозначается причем
Для модулей тангенциальной и нормальной сил инерции имеем следующие выражения:
Если точка совершает вращательное движение по окружности радиуса R с угловой скоростью
и угловым ускорением
, то модули тангенциальной и нормальной сил инерции выразятся следующим образом:
Тангенциальная и нормальная силы инерции направлены соответственно противоположно тангенциальному и нормальному ускорениям точки.
Задачи, относящиеся к этому параграфу, можно разделить на следующих три типа:
I. Материальная точка движется прямолинейно.
II. Материальная точка совершает криволинейное равномерное движение.
III. Материальная точка совершает неравномерное криволинейное движение.