5.2. Кинетический момент вращающегося твердого тела относительно оси вращения
Рассмотрим твердое тело, вращающееся вокруг вертикальной оси Oz с угловой скоростью ω (рис. 16).
Выделим произвольную точку Mk с координатами xk, yk, zk, движущуюся со скоростью . Очевидно, что траектория движения точки Mk – это окружность радиусом , с центромO/ на оси вращения.
Рис. 16. Кинетический момент вращающегося твердого
тела относительно оси вращения
По третьей формуле (4.18/) определим кинетический момент рассматриваемой точки относительно оси Oz:
(А)
где mk – масса рассматриваемой материальной точки.
Из геометрических соображений, получим
,
,
(B)
,
.
Подставляя (В) в (А), получим
.
Учитывая основное тригонометрическое тождество, получим
.
Из кинематики твердого тела известно, что
.
Окончательно для кинетического момента точки Mk получим
.
Суммируя, по всем точкам, получим выражение для определения кинетического момента твердого тела относительно оси вращения Oz
.
По формуле(3.4) имеем - момент инерции тела относительно осиOz.
Окончательно для кинетического момента твердого тела относительно оси его вращения, получим
. (4.20)
Таким образом, кинетический момент вращающегося твердого тела относительно его оси вращения равен произведению момента инерции тела относительно оси вращения на угловую скорость тела.
Кинетический момент твердого тела относительно оси вращения является алгебраической величиной. Он может быть как положительным, так и отрицательным. Знак совпадает со знаком угловой скорости. Если вращение твердого тела происходит против часовой стрелки, то кинетический момент считается положительным, если по часовой стрелке – отрицательным.
- Д.А. Смирнов динамика
- Часть II
- 1. Пояснительная записка
- 2. Рабочая программа дисциплины
- 2.1. Распределение часов лекционных и практических занятий по темам
- 2.2. Описание содержания основных тем курса
- 2.2. Вторая аксиома динамики
- 2.3. Третья аксиома динамики
- 2.4. Четвертая аксиома динамики
- Тема 2. Динамика материальной точки
- 1. Дифференциальные уравнения движения материальной точки
- 1.1. Дифференциальное уравнение движения материальной точки в векторной форме
- 1.2. Дифференциальные уравнения движения материальной точки
- 2. Две основные задачи динамики материальной точки
- 2.1. Первая основная задача динамики материальной точки
- 2.2. Вторая основная задача динамики материальной точки
- 3. Динамики относительного движения материальной точки
- 4. Невесомость материальной точки
- Тема 2. Механика системы
- 1. Понятие механической системы
- 2. Центр масс системы
- 3. Статические моменты массы системы
- 4. Моменты инерции
- 4.1. Определения и общие формулы
- 4.2. Теорема о моментах инерции относительно параллельных осей (Теорема Штейнера)
- 4.3. Моменты инерции простейших однородных тел
- Тема 3. Общие теоремы динамики механической системы
- 1. Понятие о внутренних и внешних силах системы
- 2. Дифференциальные уравнения движения системы
- 3. Теорема об изменении количества движения для точки и системы
- 3.1. Количество движения для точки и системы
- 3.2. Элементарный и полный импульс силы
- 3.3. Теорема об изменении количества движения для точки
- 3.4. Теорема об изменении количества движения для системы
- 3.5. Частные случаи теоремы об изменении количества движения для системы (Законы сохранения количества движения)
- 4. Теорема о движении центра масс системы. Дифференциальные уравнения поступательного движения твердого тела
- 4.1. Теорема о движении центра масс системы
- 4.2. Дифференциальные уравнения поступательного движения твердого тела
- 5. Теорема об изменении кинетического момента для точки и системы
- 5.1. Кинетический момент точки и системы
- 5.2. Кинетический момент вращающегося твердого тела относительно оси вращения
- 5.3. Теорема об изменении кинетического момента для материальной точки
- 5.4. Теорема об изменении кинетического момента для системы
- 5.5. Законы сохранения кинетических моментов
- 5.6. Дифференциальное уравнение вращения твердого тела вокруг неподвижной оси
- 5.7. Дифференциальные уравнения плоского движения твердого тела
- 6. Теорема об изменении кинетической энергии
- 6.1. Элементарная работа силы
- 6.2. Полная работа силы
- 6.3. Мощность
- 6.3. Примеры вычисления работы и мощности силы
- 6.3.1. Случаи, когда работа силы равна нулю
- 6.3.2. Работа силы тяжести
- 6.3.3. Работа линейной силы упругости
- 6.3.4. Работа и мощность силы, приложенной к твердому телу
- 6.4. Работа внутренних сил твердого тела
- 6.5. Кинетическая энергия
- 6.5.1. Кинетическая энергия материальной точки и системы
- 6.5.2. Кинетическая энергия твердого тела
- 6.5.2.1. Кинетическая энергия твердого тела при поступательном движении
- 6.5.2.2. Кинетическая энергия твердого тела при его вращении вокруг неподвижной оси
- 6.5.2.3. Кинетическая энергия твердого тела при его плоском движении
- 6.6. Теорема об изменении кинетической энергии для точки
- 6.7. Теорема об изменении кинетической энергии для механической системы
- Тема 4. Закон сохранения полной механической энергии
- 1. Потенциальная энергия материальной точки
- 2. Потенциальная энергия механической системы
- 3. Закон сохранения механической энергии
- Тема 5. Метод кинетостатики
- 1. Принцип Даламбера для материальной точки
- 2. Принцип Даламбера для механической системы