Применение матриц в кинематике точки и твердого тела (с использованием компьютера): Учебное пособие, страница 14

Сy 42 0, ось Сx 42   0направим  перпендикулярно  плоскости диска.Следовательно, оси Сy 42 0 и Cz 42 0 , будут вращаться в плоскости диска с угловой скоростью 7 w 41  0,а  ось Сx 42 0  будет совпадать с осью  Сx 42 0`.Иначе говоря, 7  w 41  0есть угловая скорость нутации  7w 4x2 0`.Угол нутации будет равен  7q  0=  7w 4x2 0`*t рад.

Собственное вращение тела отсчета системы Cx 42 0y 42 0z 42  0отсутствует,поэтому  7f  0=  7w 4z2 0 =  7e 4z2 0 = 0.

Наконец,т.к. угловые  скорости прецессии,нутации постоянные величины,то

 7e 4z1 0 = 7 e 4x2 0` = 0.


- 75 1.2.Точка М 5*  0 совершает относительное  движение в системе отсчета Cx 42 0y 42 0z 42 0; движение точки вместе с подвижным радиусом диска есть первое переносное движение;  наконец,движение точки с диском есть второе переносное движение.

Уравнение относительного  движения точки мы можем записать на основе условий задачи:точка движется вдоль оси  Сy 42 0  с  постоянной  скоростью,поэтому

x 42  0= 0; y 42  0= 10t; z 42 0 = 0 (см), или

 2r 42  0= {0; 10t; 0} .

Относительное ускорение  точки будет равно нулю поскольку относительная скорость точки постоянна.

1.3 Чтобы найти кинематические характеристики абсолютного движения точки,используя векторный анализ и теорию  сложного  движения точки,нам  пришлось  бы проделать довольно большие выкладки.Взять хотя бы определение дополнительного ускорения

(ускорения Кориолиса).Абсолютная угловая скорость вращения системы отсчета Cx 42 0y 42 0z 42 0 равна

 7w  0=  7w 4z1 7  0+  7w 4x2 0`, отсюда дополнительное ускорение будет следующим

 7w 4k  0= 2* 7w 0*v 4r 0 = 2 7w 4z1 0*v 4r  0+ 2* 7w 4x1 0*v 4r 0 .

Далее нам бы пришлось искать ускорение точки М(переносное ускорение точки М 5* 0) 5  0на основе теоремы Ривальса и только после этого мы смогли бы вычислить абсолютное ускорение точки М 5* 0.

Применение теории сложного точки на основе матриц позволяет значительно упростить решение задачи.

2.Уравнения абсолютного  движения  точки.Чтобы записать уравнения абсолютного движения точки обратимся к выражению

(9.1),в которое подставим значения величин,найденных в пункте 1:

2.1 согласно условию задачи центр систем отсчета не-


- 76 подвижен

 2r 4c2 0= {x 4c 0;y 4c 0;z 4c 0} = {0;0;0};

2.2 матрица  преобразования  L 5-1 0  записывается  на основе предварительных замечаний и выражения (8.1)

│cos2t*cos0-sin2t*cos5t*sin0;-cos2t*sin0-sin2t*cos5t*cos0;

L 5-1 0=  │sin2t*cos0+cos2t*cos5t*sin0;-sin2t*sin0+cos2t*cos5t*cos0;

│sin5t*sin0;                  sin5t*cos0;

sin2t*sin5t │

-cos2t*sin5t │;

cos5t       │

при  t  = 1c матрица принимает следующий вид

┌                       ┐

│ -0,416; -0,258; 0,871 │

L 5-1 0 = │ 0,909; 0,118;  -0,398 │;

│ 0      0,959;   0,284 │

└                       ┘

2.3 уравнения  абсолютного  движения точки согласно (9.1)

будут следующими

┌                                  ┐ ┌   ┐

│ cos2t;- sin2t*cos5t; sin2t*sin5t │ │ 0 │

 2r 0 = │ sin2t;  cos2t*cos5t;-cos2t*sin5t │*│10t│,

│  0      sin5t;       cos5t       │ │ 0 │

└                                  ┘ └   ┘

или

x = -10t*sin2t*cos5t;


- 77 y = 10t*cos2t*cos5t;

z = 10t*sin5t.

При t  = 1c координаты радиуса-вектора(иначе точки М*) абсолютного движения будут равны

 2r  0= {-2,58; 1,10; 9,59}.