ТЕМА 4. СЛОЖНОЕ ДВИЖЕНИЕ ТОЧКИ

Пример 15.Диск радиуса вращается вокруг неподвижной оси по закону . По ободу движется точка по закону (рис. 12, а). Определить абсолютную скорость точки в момент времени .

Решение.Точка совершает сложное движение. Движение точки по ободу диска будет относительным, а движение диска — переносным. Абсолютную скорость точки находим по формуле (1). Определим положение точки на траектории относительного движения. При . Находим угол . Находим скорость относительного движения . При . Так как , то вектор направлен по касательной к окружности в точке в сторону увеличения дуги (рис.12). Находим скорость переносного движения , где . При . Минус показывает, что направление противоположно направлению положительного отсчета угла . Так как , то . Вектор перпендикулярен вектору и направлен в соответствии с угловой скоростью (рис. 12, б). Так как , тогда .

Ответ. .

Пример 16.Используя условие примера 15, определить абсолютное ускорение точки.

Решение.Центростремительное переносное ускорение . Вращательное переносное ускорение , . При , , .

Угловое ускорение направлено противоположно угловой скорости (рис. 13), так как производная имеет другой знак. Вектор направлен по к оси переносного вращения. Вектор перпендикулярен и направлен в соответствии с угловым ускорением.

Тангенциальное относительное ускорение .

При , . Нормальное относительное ускорение . Вектор направлен по от точки к точке . Вектор направлен противоположно вектору , так как меньше нуля.

Находим ускорение Кориолиса: , , .

Направление находим по правилу Жуковского. Так как вектор находится в плоскости, перпендикулярной переносной оси вращения, то повернем на 90° в направлении , т. е. по ходу часовой стрелки. Вектор будет направлен от к .

Спроектируем все найденные ускорения на выбранные координатные оси: , , .

Ответ.