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




Начать новую тему Ответить на тему
 
 Нахождение ускорений точек при плоском составном движении
Сообщение11.12.2011, 19:03 


01/04/11
29
Добрый вечер.
Помогите, пожалуйста, решить вторую половину следующей задачи:

Ползун $A$, перемещаясь по прямолинейно направляющей, приводит в движение через стержень $AB$ колесо 1 радиуса $r=0,1 \text{ м}$, которое катится без скольжения по неподвижному колесу 2 того же радиуса. В положении, указанном на рисунке, определить скорости и ускорения точек $B$ и $C$, если в данный момент ползун $A$ имеет скорость $\upsilon_A=0,3 \text{ м/с}$ и ускорение $W_A=0,1 \text{ м/с}^2$. Длина стержня AB равна $0,4$ м.

Изображение задачи:
Изображение
Мое построенное изображение:
Изображение
Констуркцию условно можно разбить на три части, обозначим их цифрами:
2 — стержень $AB$, 1 — колесо с центром в точке $C$, 0 — стержень $OC$.
Таким образом, для каждой $i$-той ($i\in\{0,1,2\}$) части обозначим угловую скорость и угловое ускорение соответственно так: $\omega_i$ и $\varepsilon_i$.
Обозначения:
W_A $\equiv \vec W_A$ и V_A $\equiv \vec\upsilon_A$ — ускорение и скорость точки A,
W_ц^A $\equiv  \vec W_\text{ц}^A$ и W_вр^A $\equiv \vec W_\text{вр}^A$ — центростремительное и вращательное ускорения точки $A$ относительно точки $B$,
W_ц1^P $\equiv \vec W_\text{ц1}^P$ и W_вр1^P $\equiv \vec W_\text{вр1}^P$ — центростремительное и вращательное ускорения точки $P$ относительно точки $B$,
W_ц2^P $\equiv \vec W_\text{ц2}^P$ и W_вр2^P $\equiv \vec W_\text{вр2}^P$ — центростремительное и вращательное ускорения точки $P$ относительно точки $A$,
W_ц1^B $\equiv \vec W_\text{ц1}^B$ и W_вр1^B $\equiv \vec W_\text{вр1}^B$ — центростремительное и вращательное ускорения точки $B$ относительно точки $K$,
W_ц2^B $\equiv \vec W_\text{ц2}^B$ и W_вр2^B $\equiv \vec W_\text{вр2}^B$ — центростремительное и вращательное ускорения точки $B$ относительно точки $A$,
точка P — мгновенный центр скоростей стержня AB, построенный как пересечение перпендикуляров к векторам скоростей точек A и B.
$\upsilon_K=0$, следовательно, K — мгновенный центр скоростей.
На рисунке оранжевые элементы — это углы. Жирная дуга обозначает угол в 30 градусов, тонкая дуга — в 60 градусов, а полуквадрат — прямой угол.

Дополнительно найденные длины:
$AP=0,2\sqrt{3}$, $BP=0,2$, $KB=0,1\sqrt{3}$.

Скорости точек C и B я нашел по формуле Эйлера ($\upsilon_C=0,1$, $\upsilon_B=0,1\sqrt{3}$), заодно найдя угловые ускорения каждой части конструкции:
$\vec\upsilon_A=\vec\upsilon_P+\vec\omega_2\times \vec AP\Rightarrow \upsilon_A=\omega_2\cdot AP\Rightarrow \omega_2=\frac{\sqrt{3}}{2}$
$\vec\upsilon_B=\vec\upsilon_K+\vec\omega_1\times \vec KB= \vec\upsilon_A+\vec\omega_2\times \vec AB\Rightarrow \omega_1=1$ (через проекцию на ось x, отмеченную на рисунке).
$\vec\upsilon_C=\vec\upsilon_O+\vec\omega_0\times \vec OC\Rightarrow \upsilon_C=\omega_0\cdot OC\Rightarrow \omega_0=0,5$ (вот тут еще вопрос: если рассматривать $\vec\upsilon_K=\vec\upsilon_O+\vec\omega_0\times\vec{OK}$, то получается, что $\omega_0=0$, как это объяснить?)

Чтобы найти ускорения точек, надо знать угловые ускорения конструкций 1 и 2. Если известно одно из них, то найти можно и второе. Но как найти угловое ускорение? Явно надо использовать данное ускорение точки A, но не знаю, как.
Пробовал рассматривать точку P: $\vec W_P=\vec W_A+\vec W_\text{вр2}^P+\vec W_\text{ц2}^P$ и $\vec W_P=\vec W_B+\vec W_\text{вр1}^P+\vec W_\text{ц1}^P=\vec W_A+\vec W_\text{ц2}^B+\vec W_\text{вр2}^B+\vec W_\text{вр1}^P+\vec W_\text{ц1}^P$
Проецируя на оси, получаем систему двух уравнений относительно двух угловых ускорений $\varepsilon_1$ и $\varepsilon_2$, но она либо не имеет решения (уравнения образуют параллельные прямые), либо бесконечное число решений (совпадают прямые)...
Думалось, что, может, как-то надо отталкиваться от точки K, но я не знаю, куда у нее направлено ускорение. Если логически, то ведь $\vec W_K=\vec W_n^k+\vec W_\tau^K$ (разложение на нормальное и тангенциальное ускорения), где $W_n^K=\frac{\upsilon_K^2}{OK}=0$, тогда ускорение состоит только из тангенциальной (правильно ли это?), направленной по касательной у закрепленной окружности, но я без понятия, как ее найти, чтобы найти угловые ускорения из равенства:
$\vec W_B=\vec W_K+\vec W_\text{ц1}^B+\vec W_\text{вр1}^B=\vec W_A+\vec W_\text{ц2}^B+W_\text{вр2}^B$
проекцируя их, получается система с тремя неизвестными (угловые ускорения и тангенциальное ускорение точки K), ничего из нее не найти...

Использовать разложение на нормальное и тангенциальное ускорения для других точек не знаю, т.к. трудно представить, по какой траектории они движутся (кроме точки A).

Как быть?

P.S. Ответ должен получиться $W_B=0,496\text{ м/с}^2$ и $W_C=0,295\text{ м/с}^2$

 Профиль  
                  
 
 Re: Нахождение ускорений точек при плоском составном движении
Сообщение16.12.2011, 21:46 


01/04/11
29
Все ошибки обнаружены и исправлены.
Тема закрыта.

 Профиль  
                  
 
 Re: Нахождение ускорений точек при плоском составном движении
Сообщение02.04.2013, 19:24 


02/04/13
1
Эх, сейчас правильное решение очень не помешало бы.
Похожая задача, только с другими данными.


Можете помочь, данные чертежи с векторами скоростей и ускорений правильно нарисованы?
Ну и, возможно, может кто-нибудь поймёт, в чём была ошибка _nobody?

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 3 ] 

Модераторы: photon, whiterussian, profrotter, Jnrty, Aer, Парджеттер, Eule_A, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: YandexBot [bot]


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

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