Задачи типа I
Задачи этого типа можно решать при помощи общих формул (211) или (212).
Кинетический момент твердого тела следует вычислять в зависимости от вида движения тела по формулам (217), (218) или (220).
Пример 159. Механизм эллипсографа состоит из ползунов А и В весом
каждый, кривошипа ОС весом
и линейки АВ весом
. Кривошип ОС вращается вокруг неподвижной оси
, перпендикулярной к плоскости чертежа, с угловой скоростью
.
Найти кинетический момент этой системы относительно оси
, рассматривая линейку АВ и кривошип ОС как однородные тонкие стержни, а ползуны А и В — как материальные гочки если
Рис. 196.
Решение. Первый способ. Данный механизм состоит из четырех тел: кривошипа ОС, линейки АВ и ползунов F и В, а потому искомый кинетический момент равен
где
- соответственно кинетические моменты кривошипа, линейки и ползунов А и В относительно оси z.
Кинетический момент кривошипа ОС находим по формуле (218):
где
- момент инерции кривошипа относительно оси z,
; следовательно
Так как скорости ползунов А и В направлены соответственно вдоль осей
и, следовательно, пересекают ось
, то
.
Чтобы вычислить кинетический момент
линейки, применим последнюю из формул (212).
Разобьем стержень АВ на бесконечно малые элементы (материальные частицы); массу такого элемента обозначим
, а его координаты обозначим
. Тогда
где
- расстояние рассматриваемого элемента от точки В. Отсюда
Следовательно, момент количества движения элемента относительно оси z будет
а поэтому
, но
— момент инерции стержня АВ относительно точки В, равный
. Следовательно,
Таким образом, искомый кинетический момент механизма будет
Второй способ. Так как движение стержня АВ является плоскопараллельным, то его кинетический момент относительно оси z можно найти проще, применяя формулу (220),
где
— момент инерции стержня АВ относительно оси, проходящей через его центр тяжести С и перпендикулярной к плоскости
(относительно точки, С),
— угловая скорость вращения стержня вокруг этой оси (вокруг точки С).
Следовательно,
Так как стержень АВ вращается вокруг точки С по часовой стрелке,
.