Wykład FIZYKA I. 7. Dynamika ruchu obrotowego. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Podobne dokumenty
Wykład FIZYKA I. 7. Dynamika ruchu obrotowego. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

BRYŁA SZTYWNA. Zestaw foliogramów. Opracowała Lucja Duda II Liceum Ogólnokształcące w Pabianicach

Novosibirsk, Russia, September 2002

Dynamika bryły sztywnej

cz. 2. Dr inż. Zbigniew Szklarski Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok.321

Dynamika układu punktów materialnych

ZASADA ZACHOWANIA MOMENTU PĘDU: PODSTAWY DYNAMIKI BRYŁY SZTYWNEJ

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Ruch obrotowy INZYNIERIAMATERIALOWAPL. Kierunek Wyróżniony przez PKA

Dynamika układu punktów materialnych

cz.1 Dr inż. Zbigniew Szklarski Katedra Elektroniki, paw. C-1, pok.321

DYNAMIKA UKŁADU PUNKTÓW MATERIALNYCH

STATYKA. Cel statyki. Prof. Edmund Wittbrodt

Energia potencjalna jest energią zgromadzoną w układzie. Energia potencjalna może być zmieniona w inną formę energii (na przykład energię kinetyczną)

Fizyka 7. Janusz Andrzejewski

Ruch obrotowy. Wykład 6. Wrocław University of Technology

Siły oporu prędkość graniczna w spadku swobodnym

1. Ciało sztywne, na które nie działa moment siły pozostaje w spoczynku lub porusza się ruchem obrotowym jednostajnym.

RUCH OBROTOWY Można opisać ruch obrotowy ze stałym przyspieszeniem ε poprzez analogię do ruchu postępowego jednostajnie zmiennego.

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

Pęd, d zasada zac zasad a zac owan owan a p a p du Zgod Zg n od ie n ie z d r d u r g u im g pr p a r wem e N ew e tona ton :

MECHANIKA. Materiały pomocnicze do wykładu Przedmiot podstawowy w ramach kierunku Mechatronika studia stacjonarne inżynierskie. Semestr II.

PŁASKA GEOMETRIA MAS. Środek ciężkości figury płaskiej

ZASADA ZACHOWANIA PĘDU

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

PRAWA ZACHOWANIA Prawa zachowania najbardziej fundamentalne prawa:

ver ruch bryły

Mechanika ogólna. Równowaga statyczna Punkt materialny (ciało o sztywne) jest. porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym. Taki układ sił nazywa

r i m r Fwyp R CM Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej

14. Zasady zachowania dla punktu i układu punktów materialnych: pędu, krętu, energii, zasada d Alemberta.

Moment siły (z ang. torque, inna nazwa moment obrotowy)

MECHANIKA 2 MOMENT BEZWŁADNOŚCI. Wykład Nr 10. Prowadzący: dr Krzysztof Polko

Zasady dynamiki ruchu obrotowego

Warunek równowagi bryły sztywnej: Znikanie sumy sił przyłożonych i sumy momentów sił przyłożonych.

RUCH OBROTOWY- MECHANIKA BRYŁY SZTYWNEJ

XXXVII OLIMPIADA FIZYCZNA ETAP III Zadanie doświadczalne

Dynamika Newtonowska trzy zasady dynamiki

MECHANIKA OGÓLNA (II)

Rysunek 9-13 jest to pokazane na rysunku 9-14.W rezultacie, jeŝeli obroty odbywają się w r

WYZNACZANIE WARTOŚCI ENERGII ROZPRASZANEJ PODCZAS ZDERZENIA CIAŁ

Ruch kulisty bryły. Kinematyka

Obroty. dθ, cząstka W Y K Ł A D VIII. Prędkość kątowa i przyspieszenie kątowe.

10. Ruch płaski ciała sztywnego

OBLICZANIE GEOMETRYCZNYCH MOMENTÓW BEZWŁADNOŚCI FIGUR PŁASKICH, TWIERDZENIE STEINERA LABORATORIUM RACHUNKOWE

Ruch jednostajny po okręgu

DYNAMIKA BRYŁY SZTYWNEJ. POLE GRAWITACYJNE. wewnętrznych i zewnętrznych (

Fizyka. Wykład 2. Mateusz Suchanek

Siła jest przyczyną przyspieszenia. Siła jest wektorem. Siła wypadkowa jest sumą wektorową działających sił.

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA NR 2

G:\AA_Wyklad 2000\FIN\DOC\Geom20.doc. Drgania i fale III rok Fizyki BC

A r promień wektor. r = f 1 (t), φ = f 2 (t) y r φ. x, = 0

= r. Będziemy szukać takiego rozkładu, który jest najbardziej prawdopodobny, tzn. P=P max. Możemy napisać:

Indukcja matematyczna

r r r m dt d r r r r 2 dt r m dt dt

11. DYNAMIKA RUCHU DRGAJĄCEGO

Bryła sztywna. Fizyka I (B+C) Wykład XXIII: Przypomnienie: statyka

(M2) Dynamika 1. ŚRODEK MASY. T. Środek ciężkości i środek masy

Wykład FIZYKA I. 6. Zasada zachowania pędu. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

VII.1 Pojęcia podstawowe.

Równa Równ n a i n e i ru r ch u u ch u po tor t ze (równanie drogi) Prędkoś ędkoś w ru r ch u u ch pros pr t os ol t i ol n i io i wym

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Janusz Typek TENSOR MOMENTU BEZWŁADNOŚCI

3. Siła bezwładności występująca podczas ruchu ciała w układzie obracającym się siła Coriolisa

RUCH OBROTOWY BRYŁY SZTYWNEJ

OBLICZENIE SIŁ WEWNĘTRZNYCH DLA BELKI SWOBODNIE PODPARTEJ SWOBODNIE PODPARTEJ ALGORYTM DO PROGRAMU MATHCAD

Podstawy fizyki sezon 1 V. Ruch obrotowy 1 (!)

1. Relacja preferencji

Układy punktów materialnych i zasada zachowania pędu.

Płaskie układy obciąŝeń. Opis analityczny wielkości podstawowych. wersory. mechanika techniczna i wytrzymałość materiałów 1 statyka 2

Podstawy fizyki wykład 4

BRYŁA SZTYWNA. Umowy. Aby uprościć rozważania w tym dziale będziemy przyjmować następujące umowy:

θ = s r, gdzie s oznacza długość łuku okręgu o promieniu r odpowiadającą kątowi 2. Rys Obrót ciała wokół osi z

DODATEK 6. Pole elektryczne nieskończenie długiego walca z równomiernie rozłożonym w nim ładunkiem objętościowym. Φ = = = = = π

Precesja koła rowerowego

Różniczkowanie funkcji rzeczywistych wielu zmiennych. Matematyka Studium doktoranckie KAE SGH Semestr letni 2008/2009 R. Łochowski

Podstawy fizyki wykład 4

Grupa obrotów. - grupa symetrii kuli, R - wszystkie możliwe obroty o dowolne kąty wokół osi przechodzących przez środek kuli

WYZNACZANIE MOMENTU BEZWŁADNOSCI KRĄŻKA

Inercjalne układy odniesienia

Prędkość i przyspieszenie punktu bryły w ruchu kulistym

Fizyka 1- Mechanika. Wykład 10 7.XII Zygmunt Szefliński Środowiskowe Laboratorium Ciężkich Jonów

ZASADY DYNAMIKI. Przedmiotem dynamiki jest badanie przyczyn i sposobów zmiany ruchu ciał.

miąższość warstwy wodonośnej zadana głębokość wody w studni krzywa depresji podłoże nieprzepuszczalne

GRAWITACJA. przyciągają się wzajemnie siłą proporcjonalną do iloczynu ich mas i odwrotnie proporcjonalną do kwadratu ich odległości r.

Bryła sztywna. Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład XXI:

Siła. Zasady dynamiki

N ( µ, σ ). Wyznacz estymatory parametrów µ i. Y które są niezależnymi zmiennymi losowymi.

TARCIE CIĘGIEN O POWIERZCHNIĘ WALCOWĄ WZÓR EULERA

TWIERDZENIA O WZAJEMNOŚCIACH

Opis ruchu obrotowego

MODELE OBIEKTÓW W 3-D3 część

Siła ciężkości. Siła ciężkości jest to siła grawitacyjna wynikająca z oddziaływania na siebie dwóch ciał. Jej wartość obliczamy z zależności

elektrostatyka ver

Warunek równowagi bryły. Znikanie sumy sił przyłoŝonych i sumy momentów sił przyłoŝonych.

9 K A TEDRA FIZYKI STOSOWANEJ P R A C O W N I A F I Z Y K I

Bryła sztywna. Wstęp do Fizyki I (B+C) Wykład XIX: Prawa ruchu Moment bezwładności Energia ruchu obrotowego

Siły oporu prędkość graniczna w spadku swobodnym

Wyznaczanie momentów bezwładności brył sztywnych metodą zawieszenia trójnitkowego

Permutacje. } r ( ) ( ) ( ) 1 2 n. f = M. Przybycień Matematyczne Metody Fizyki I Wykład 2-2

Mec Me han a ik i a a o gólna Wyp W a yp dko dk w o a w do d w o o w l o ne n g e o g o ukł uk a ł du du sił.

Transkrypt:

D hab. ż. Władysław Atu Woźak Wykład FZYKA 7. Dyamka uchu obotowego D hab. ż. Władysław Atu Woźak stytut Fyk Poltechk Wocławskej http://www.f.pw.woc.pl/~woak/fyka.html

D hab. ż. Władysław Atu Woźak ŚRODEK ASY Każde cało moża taktować jako układ puktów matealych. Dlatego pęd cała możemy oblcyć jako sumę pędów wsystkch puktów matealych cała: p m v Podstawając wyażee a pędkość każdego puktu matealego: p m v m d d( m ) d m Śodkem masy albo śodkem bewładośc układu puktów matealych aywamy pukt, któego położee dae jest woem: S m S d gde: (w pypadku cągłym :, gde jest gęstoścą cała) m

D hab. ż. Władysław Atu Woźak ŚRODEK ASY Po podstaweu do wyażea a pęd, otymamy: p d Rówae uchu śodka masy układu: d S S vs dv S a S F Śodek masy układu pousa sę jak pukt matealy, w któym skupoa jest cała masa układu, a któy dała sła, ówa wypadkowej sł ewętych pyłożoych do układu. wyp Śodek cężkośc cała to pukt pyłożea wypadkowej sł cężkośc ( cężaów ) wsystkch puktów matealych cała. Gdy welkość g (pyspesee gawtacyje) jest jedakowa dla wsystkch puktów układu, mamy: C S

D hab. ż. Władysław Atu Woźak DYNAKA RUCHU OBROTOWEGO CAŁA SZTYWNEGO Każde cało możemy uważać a układ puktów matealych, któych suma mas ówa sę całkowtej mase cała: m Cało doskoale stywe to take cało, w któym odległośc mędy dwoma dowolym jego puktam matealym e meają sę w takce uchu (dalej awemy je całem stywym lub byłą stywą).

D hab. ż. Władysław Atu Woźak DYNAKA RUCHU OBROTOWEGO CAŁA SZTYWNEGO Roważmy uch cała stywego wokół puktu O, waego śodkem obotu cała. Umeśćmy w tym pukce pocątek układu współędych. Nech F oaca słę, jaką k-ty pukt dała a pukt -ty (sły wewęte) a k F wypadkową wsystkch sł ewętych, pyłożoych do puktu -tego. F k k asada dyamk Newtoa dla -tego puktu: d m v F k k, k F

D hab. ż. Władysław Atu Woźak DYNAKA RUCHU OBROTOWEGO CAŁA SZTYWNEGO ożymy ówae uchu stoam wektoowo pe : d m v F k k, k F Pochodą wględem casu lewej stoy ówaa możemy wyłącyć ped ak locyu wektoowego (dlacego!? ćwcea achukowe): d d mv K K aywamy mometem pędu (kętem) -tego puktu matealego wględem os O.

D hab. ż. Władysław Atu Woźak DYNAKA RUCHU OBROTOWEGO CAŁA SZTYWNEGO omet pędu (kęt) puktu matealego wględem os O. K m v omet sły wględem puktu O: F F cyl: momet oaca (matematyce) możee lewostoe pe wekto położea (pomeń wodący)

DYNAKA RUCHU OBROTOWEGO CAŁA SZTYWNEGO Używając opsaej symbolk, możemy apsać ase ówae jako: D hab. ż. Władysław Atu Woźak k k k F K d, Dodajemy stoam ówaa wsystkch puktów matealych cała: k k k F dk, dk dk 0, k k F k - to momet główy sł ewętych (wypadkowy) to momet pędu cała wględem puktu O K (dlacego?! ćwcea achukowe)

D hab. ż. Władysław Atu Woźak DYNAKA RUCHU OBROTOWEGO CAŁA SZTYWNEGO Ostatece: dk Sybkość may mometu pędu cała obacającego sę dookoła euchomego puktu ówa sę wypadkowemu mometow (wględem tego puktu) wsystkch sł ewętych, pyłożoych do cała asada dyamk uchu obotowego cała amocowaego w jedym, euchomym pukce.

D hab. ż. Władysław Atu Woźak DYNAKA RUCHU OBROTOWEGO CAŁA SZTYWNEGO Załóżmy tea, że cało stywe umocowae jest w dwóch puktach tak, że może obacać sę wokół euchomej os pechodącej pe te pukty pyjmjmy, że jest to oś. Wtedy składowe x y mometu sły są ówoważoe pe sły eakcj amocowaa, a obót wokół os odbywa sę pod dałaem składowej mometu sł ewętych: dk Sybkość may mometu pędu cała wględem euchomej os obotu ówa sę wypadkowemu mometow (wględem tej os) sł ewętych dałających a cało. O K F

D hab. ż. Władysław Atu Woźak DYNAKA RUCHU OBROTOWEGO CAŁA SZTYWNEGO Całkowty momet pędu cała wględem os jest ówy sume mometów pędu każdego puktu matealego: K K We współędych beguowych: K K cos wobec tego całkowty momet pędu cała: m v cos m v m K m

D hab. ż. Władysław Atu Woźak DYNAKA RUCHU OBROTOWEGO CAŁA SZTYWNEGO Welkość: m aywamy mometem bewładośc cała wględem os. W pypadku gacym cała ocągłego sumowae astępujemy całkowaem: m dm 0 Ostatece otymujemy wąek mędy mometem pędu cała pędkoścą kątową obotu: K

D hab. ż. Władysław Atu Woźak DYNAKA RUCHU OBROTOWEGO CAŁA SZTYWNEGO dk Wykoystae wąku: powala a wyażee podstawowej asady dyamk uchu obotowego: d d Pyspesee kątowe cała stywego obacającego sę wokół euchomej os jest wpost popocjoale do wypadkowego mometu (wględem tej os) wsystkch sł ewętych dałających a cało odwote popocjoaly do mometu bewładośc cała wględem tej os. a F m

D hab. ż. Władysław Atu Woźak OENT BEZWŁADNOŚC omet bewładośc jest węc maą bewładośc cała w uchu obotowym (aalog masy jako may bewładośc w uchu postępowym). Pykładowe momety bewładośc był: Cało Położee os omet bewładośc pusty cekoścey walec o mase m pomeu R peły walec (taca) o mase m pomeu R kula o mase m pomeu R oś symet oś symet oś symet mr mr 5mR cek pęt o mase m długośc L oś postopadła do pęta, pechod pe jego śodek mr

D hab. ż. Władysław Atu Woźak TWERDZENE STENERA (TWERDZENE O OSACH RÓWNOLEGŁYCH) Załóżmy, że amy momet bewładośc cała wględem pewej os obotu, ale cało obaca sę wględem ej os, ówoległej do ej: O O m d omet bewładośc cała wględem dowolej os O ówa sę mometow bewładośc tego cała wględem ej, ówoległej do ej os O, powęksoemu o locy masy tego cała pe kwadat odległośc mędy tym osam: ' md Wosek: Gdy śodek masy cała oddala sę od os obotu, to momet bewładośc cała wględem tej os wasta.

D hab. ż. Władysław Atu Woźak ZASADA ZACHOWANA OENTU PĘDU Z asady dyamk uchu obotowego: wyka wpost: dk dk 0 0 K costt Jeżel wypadkowy momet sł ewętych wględem euchomego puktu cała ówa sę eu, to momet pędu cała wględem tego puktu e mea sę w case. oża pokaać, że óweż: momet pędu amkętego układu cał wględem dowolego puktu euchomego jest stały. Podobe: jeśl sły ewęte dają momet wględem euchomej os ówy eu, to momet pędu cała wględem tej os e mea sę podcas uchu.

TENSOR OENTU BEZWŁADNOŚC Roważmy obót cała o dowolym kstałce wokół os pechodącej pe pocątek układu współędych. Pędkość -tego puktu wględem pocątku układu: Stąd wyażee a momet pędu całego cała: Skoystamy tożsamośc wektoowej: Podstawając, otymujemy: D hab. ż. Władysław Atu Woźak v m m v K b a c c a b c b a m K

TENSOR OENTU BEZWŁADNOŚC Wsystke pukty mają tę samą pędkość kątową, możemy węc apsać powyżse ówae wektoowe jako układ tech ówań dla poscególych składowych (tu tylko dla x ): D hab. ż. Władysław Atu Woźak x x m x m K Poeważ: otymujemy: y x y x y x x m x y m x x m K (ak sumowaa po pomęty dla uposcea)

D hab. ż. Władysław Atu Woźak TENSOR OENTU BEZWŁADNOŚC Podobe ówaa możemy apsać dla składowych y ostatece ówae, wążące wekto mometu pędu K pseudowektoem pędkośc kątowej,pyjme postać: K x, K y, K xx yx x xy yy y x y x y ace pawej stoy ówaa to teso bewładośc a jego elemety aywamy współcykam bewładośc lub mometam bewładośc. Teso bewładośc jest symetycy, to acy: xy yx

D hab. ż. Władysław Atu Woźak TENSOR OENTU BEZWŁADNOŚC Wya pekąty (tu p. xx ): xx m x m y jest sumą locyów każdej mas cąstkowych pe kwadat jej odległośc od daej os (tu x ), węc możemy go awać mometem bewładośc wględem tej os. W pypadku cągłego okładu masy gęstoścą możemy apsać w postac całek, a pykład: współcyk tesoa xx x dv xy xydv