Определение скорости точек с помощью МЦС.

При решении задач пользоваться теоремой о сложении скоростей неудобно, для этого используют понятие мгновенного центра скоростей (МЦС).

МЦС - это точка, скорость которой в данный момент времени равна 0.

Если в качестве полюса взять МЦС (точка Р), то теорема о сложении скоростей примет вид: или ....., но = 0, тогда: , . Таким образом скорость любой точки плоской фигуры определяется как скорость при ее вращательном движении вокруг МЦС, тогда: v_C = ω·АР, v_B= ω ·BР, ... , v_C = ω ·СР, то есть, при определении скоростей, можно считать, что тело вращается вокруг МЦС.

МЦС находится на пересечении перпендикуляров к скоростям 2-х точек тела (рис. 16). Если известна величина одной из скоростей, то можно найти угловую скорость и скорость любой точки сечения, по формулам, ω = v_A /АР, v_B= ω ∙ ВР, v_C=ω ∙ СР, ... . Очевидно, что чем ближе точка расположена к мцс, тем меньше ее скорость. Кроме того:

v_B / ВР = v_C / СР = … = v_A / АР = ω.

Если скорости двух точек тела параллельны, а перпендикуляры к ним не совпадают, то они пересекутся в бесконечности ( рис 17), в этом случае:

ω = v /АР= v /∞ = 0. Говорят, что тело совершает мгновенное поступательное движение. В этом случае скорости всех точек тела равны и параллельны.

Если скорости двух точек тела параллельны, а перпендикуляры к ним совпадают, то для определения положения МЦС надо знать величины скоростей 2-х точек тела. В этом случае МЦС находится на пересечении перпендикуляра к скоростям и линии, проходящей через концы векторов скоростей (рис.18). Расстояние от т. В до МЦС можно определить из подобия треугольников АаР и ВbР: v_A/v_B = (АВ+ВР)/ВР. Отсюда: ВР = v_B∙АВ / ( v_A - v_B). Зная ВР, можно найти ω = v_B / ВР, а затем скорость любой точки. например: v_C = ω · СР.

Аналогично решается задача в случае, когда скорости двух точек параллельны и направлены в противоположные стороны.

МЦС тела катящегося без скольжения по неподвижной поверхности находится в точке соприкосновения тела и поверхности (рис.19). В этом случае надо знать скорость хотя бы одной точки тогда: ω = v_A/АР; v_B= ω ∙ ВР и т.д.