Добрый вечер.
Помогите, пожалуйста, решить вторую половину следующей задачи:
Ползун
, перемещаясь по прямолинейно направляющей, приводит в движение через стержень
колесо 1 радиуса
, которое катится без скольжения по неподвижному колесу 2 того же радиуса. В положении, указанном на рисунке, определить скорости и ускорения точек
и
, если в данный момент ползун
имеет скорость
и ускорение
. Длина стержня AB равна
м.
Изображение задачи:
Мое построенное изображение:
Констуркцию условно можно разбить на три части, обозначим их цифрами:
2 — стержень
, 1 — колесо с центром в точке
, 0 — стержень
.
Таким образом, для каждой
-той (
) части обозначим угловую скорость и угловое ускорение соответственно так:
и
.
Обозначения:
W_A
и V_A
— ускорение и скорость точки A,
W_ц^A
и W_вр^A
— центростремительное и вращательное ускорения точки
относительно точки
,
W_ц1^P
и W_вр1^P
— центростремительное и вращательное ускорения точки
относительно точки
,
W_ц2^P
и W_вр2^P
— центростремительное и вращательное ускорения точки
относительно точки
,
W_ц1^B
и W_вр1^B
— центростремительное и вращательное ускорения точки
относительно точки
,
W_ц2^B
и W_вр2^B
— центростремительное и вращательное ускорения точки
относительно точки
,
точка P — мгновенный центр скоростей стержня AB, построенный как пересечение перпендикуляров к векторам скоростей точек A и B.
, 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:
,
,
.
Скорости точек C и B я нашел по формуле Эйлера (
,
), заодно найдя угловые ускорения каждой части конструкции:
(через проекцию на ось x, отмеченную на рисунке).
(вот тут еще
вопрос: если рассматривать
, то получается, что
, 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:
и
Проецируя на оси, получаем систему двух уравнений относительно двух угловых ускорений
и
, 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
(разложение на нормальное и тангенциальное ускорения), где
, 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:
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
и