251. Движение тяжелой точки по кривой, расположенной в вертикальной плоскости, при действии трения и сопротивления среды.
Допустим, для определенности, что кривая обращена вогнутостью вверх и что точка движется в направлении, противоположном направлению
принятому за положительное направление отсчета дуг (рис. 160).
Рис. 160.
Обозначим через а угол между горизонталью и касательной
проведенной в сторону положительных дуг.
Силами, действующими на точку, будут вес
нормальная реакция
сила трения
и сопротивление среды
Последние две силы направлены в сторону, противоположную скорости, т. е. по касательной
Естественными уравнениями будут:
Исключая
из этих двух уравнений и заменяя производной
получим уравнение
Вдоль кривой переменные
являются известными функциями дуги
Мы имеем, следовательно, дифференциальное уравнение первого порядка, определяющее
в функции
После того, как эта функция будет найдена, величина
выразится через
при помощи квадратуры. Если сопротивление равно нулю или пропорционально квадрату скорости
то уравнение будет линейным относительно
и можно будет закончить вычисления.
Точка кривой, в которой
а обращается в нуль, является предельным положением равновесия для движущейся точки, если принимать во внимание трение и считать при этом
коэффициентом трения в момент начала движения (п. 190).