2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




 
 Упругий нецентральный удар. Задача из практики
Сообщение24.10.2017, 06:41 
Здравствуйте! Помогите, пожалуйста, разобраться с такой задачей.
С летательного аппарата падает цилиндрический блок, центр тяжести которого над колесом шасси, но немного впереди. Блок падает, происходит упругий нецентральный его удар о колесо.
Что происходит после этого?
1) Можем ли мы считать, что центр масс продолжает движение с прежней скоростью, а точка соударения изменила знак скорости (в случае абсолютно упругого удара, или и по модулю уменьшилась вследствие потерь), т. е. к тому же линейному перемещению вниз просто добавилось угловое перемещение с угловой скоростью $ w= \frac {(v_c-v_i)}{e}$ ($v_c$ и $v_i$ - скорости центра масс и точки соударения, e - эксцентриситет, расстояние между ними), или центр масс тоже должен отскочить в сторону, противоположную удару? То есть эта противоположная скорость приложена к точке соударения или к каждой точке тела?
2) Пружинить может не только колесо, но и вся стойка шасси, на котором оно находится. Может ли в связи с этим быть скорость удара больше скорости отскока?
3) Ну и вопрос, который наверное только экспериментально можно решить. Как повлияют воздушные потоки - могут ли они обеспечить существенный отскок вверх в самом неблагоприятном случае?
PS сорри, боюсь, этот сообщение следовало бы перенести в раздел "Механика и инженерные науки"

 
 
 
 Re: Упругий нецентральный удар. Задача из практики
Сообщение24.10.2017, 08:07 
Аватара пользователя
aviacheslav
Ваша задача поставлена пока весьма некорректно.
В физических задачах на соударения принято заранее оговаривать тип удара. Абсолютно упругий, абсолютно неупругий. Или что-то между. Учитывать ли трение при ударе.
Если вы в заголовке пишете "упругий нецентральный" удар, это сразу подразумевает во первых сохранение энергии, во вторых задачу из раздела движения твердых тел. То есть тел, которые нельзя рассматривать как материальные точки. А следует рассматривать, как протяженные обьекты со всеми вытекающими. В общем случае движение таких обьектов описываются шестью координатами. Три координаты пространственные, описывающие движение какой-нибудь выделенной точки обьекта. Очень часто это центр масс, или центр тяжести. И три другие координаты - углы поворота в пространстве вокруг этой выделенной точки. В общем виде задача достаточно сложная. Но в большинстве случаев возможны упрощения. Типа пространственные координат всего две, или даже одна, и угол поворота тоже один. В таком случае возникают обычно еще упрощения. Если например удар локализован в одной точке, которую в прцессе удара и можно рассматривать в качестве мгновенной оси вращения.
Собственно это пока вся прилюдия. Далее нужна более конкретная постановка задачи.
Ну и про влияние сопротивления воздуха можно вообще не заикаться. Это задача точно не физического, а скорее инженерно-расчетного с помощью вычислительной техники. Даже в простейших вариантах ламинарного стационарного обтекания твердых тел воздушным потоком эти задачки представляют значительную аналитическую трудность в виде уравнений гидро(аэро) динамики.

 
 
 
 Posted automatically
Сообщение24.10.2017, 08:28 
Аватара пользователя
 i  Тема перемещена из форума «Помогите решить / разобраться (Ф)» в форум «Карантин»
по следующим причинам:

- неправильно набраны формулы (краткие инструкции: «Краткий FAQ по тегу [math]» и видеоролик Как записывать формулы).

Исправьте все Ваши ошибки и сообщите об этом в теме Сообщение в карантине исправлено.
Настоятельно рекомендуется ознакомиться с темами Что такое карантин и что нужно делать, чтобы там оказаться и Правила научного форума.

 
 
 
 Posted automatically
Сообщение27.10.2017, 21:19 
Аватара пользователя
 i  Тема перемещена из форума «Карантин» в форум «Механика и Техника»
Причина переноса: вернул.

 
 
 
 Re: Упругий нецентральный удар. Задача из практики
Сообщение29.10.2017, 11:43 
fred1996 в сообщении #1258497 писал(а):
aviacheslav
Ваша задача поставлена пока весьма некорректно. ... Если вы в заголовке пишете "упругий нецентральный" удар, это сразу подразумевает во первых сохранение энергии, во вторых задачу из раздела движения твердых тел. То есть тел, которые нельзя рассматривать как материальные точки. А следует рассматривать, как протяженные обьекты со всеми вытекающими. В общем случае движение таких обьектов описываются шестью координатами. ... В общем виде задача достаточно сложная. Но в большинстве случаев возможны упрощения. Типа пространственные координат всего две, или даже одна, и угол поворота тоже один ... Далее нужна более конкретная постановка задачи.


Видите ли, я хотел посоветоваться насчет самой постановки задачи.
То есть, вопрос не о том, как решать задачу, а о том, как поставить задачу, не потеряв чего-то физически существенного.

Предлагаю такую постановку этой задачи.

Как вы и пишете, рассматриваем не материальные точки, а твердые протяженные тела. ("Падает с эксцентриситетом"- писал я)
Предлагаю ограничиться вертикальной плоскостью, тремя координатами: х (горизонтальная), у (вертикальная), и угол тангажа блока
Контакт при соударении в любом случае будет точечным, где бы точка соударения ни находилась на пространственном шасси.
Возьмем наиболее неблагоприятные случаи:
- пусть точкой соударения будет ось колеса - наинизшая точка шасси - так блок дольше пролетит и приобретет больше кинетической энергии при падении;
- в каком направлении спружинит шасси - тоже вопрос, считаем, что вверх, или, как вариант. перпендикулярно оси блока,
- как спружинит - пусть удар будет упругим абсолютно (здесь я спросил: а точно ли ни при каких условиях со скорость отскока не может быть больше скорости соударения?).

В целом возможно три последствия удара блока о шасси:
1) последствия для устойчивости вертолета в полете (ударный импульс)
2) последствия для прочности шасси
3) опасность отскока блока от шасси таким образом, что блок может произвести соударение с лопастями винтов, особенно рулевого
Достоверно известно, что первые два пункта не интересны, интересует именно третье.

Дело в том, что я проводил расчет движения блока как материальной точки.
Результаты показывают опасную ситуацию
Если удар сверху абсолютно неупругий, то блок тормрозится по х, а вертолет продолжает движение, и хвост вертолета с рулевым винтом «догоняет» остановившийся блок по х. По у же он тоже не успевает глубоко упасть. Вычтя из расстояния между центром масс блока и осью рулевого винта длину лопасти и половину длины блока, получаем опасное сближение, то есть опасность аварии

К счастью, удар нецентральный. Блок ударяется с эксцентриситетом. Но тогда получается, что изменение скорости точки соударения означает для блока не торможение по у, а изменение угловой скорости, т.е движение по еще одной степени свободы при сохранении линейной скорости центра масс по у.

Верен ли такой ход мысли?

fred1996 в сообщении #1258497 писал(а):
про влияние сопротивления воздуха можно вообще не заикаться. Это задача точно не физического, а скорее инженерно-расчетного с помощью вычислительной техники. Даже в простейших вариантах ламинарного стационарного обтекания твердых тел воздушным потоком эти задачки представляют значительную аналитическую трудность в виде уравнений гидро(аэро) динамики.


Вопрос не только о сопротивлении воздуха, но и о влиянии порывов ветра, вообще о воздушных потоках в самом широком смысле. Вопрос о потоках был не только в смысле «помогите рассчитать». А больше в смысле: какую погрешность мы внесем, пренебрегая ими? Имеет ли смысл ставить такую задачу и пытаться что-то считать, когда действует такой неучтенный фактор, как эти потоки?

Конкретнее - качественно: не может ли этот блок, падающий вниз, быть увлечен вверх воздушным потоком

 
 
 [ Сообщений: 5 ] 


Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group