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: нет зарегистрированных пользователей


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