У векторній формі - студопедія

Головний або результуючий момент сил відносно нерухомої осі обертання дорівнює векторній сумі моментів складових сил:

Моменти сил щодо осей, які перпендикулярні і паралельні осі обертання, дорівнюють нулю.

Основний закон динаміки обертального руху твердих (деформується) тел, для яких I = const (другий закон динаміки для обертального руху):

Імпульс крутного моменту - твір крутного моменту на час його дії:

Осцилятор - фізична система, яка здійснює коливання; система, у якій величини, що описують її, періодично міняються з плином часу.

Гармонійний осцилятор - механічна система, яка здійснює коливання біля положення стійкої рівноваги, що описують величини якої змінюються за гармонійним законом (законом синуса або косинуса).

Рівняння руху гармонічного осцилятора:

де a = d 2 x / dt 2 = - # 969; 0 2 x - прискорення матеріальної точки;

F - повертає сила, яка прагне повернути систему в положення рівноваги (F = -m # 969; 0 2 x = -kx);

k = m # 969; 0 2 - коефіцієнт повертає сили. Він чисельно дорівнює повертає силі, що викликає одиничне зміщення.

Рішення рівняння руху гармонічного осцилятора:

Рівняння гармонійних коливань в комплексному вигляді:

В теорії коливань приймається, що величина x дорівнює дійсної частини комплексного виразу, що стоїть в цьому виразі праворуч.

Диференціальне рівняння гармонійного коливального руху:

Рішенням диференціального рівняння гармонійних коливань є вираз виду

де k = m w0 2 - коефіцієнт повертає сили;

x - зміщення матеріальної точки;

x0 - амплітуда коливань;

w0 = 2p / Т = 2pn - кругова (циклічна частота);

n = 1 / T - частота коливань;

T - період коливань;

j = (w0 t + j0) - фаза коливань;

j0 - початкова фаза коливань.

Приклади гармонійних осциляторів:

а) пружинний маятник - тіло масою m (рис. П1.23), підвішений на пружині, яка вчиняє гармонійнеколивання.

Пружні коливання відбуваються під дією пружних сил:

де k = m wo 2 - коефіцієнт жорсткості;

Dl - відносне подовження.

Рівняння руху пружинного маятника:

Dl - величина деформації.

Рішення рівняння руху пружинного маятника:

Кругова частота, частота і період коливань пружинного маятника:

б) фізичний маятник - тверде тіло, що здійснює гармонійне коливальний рух відносно осі, яка не співпадає з центром мас (рис. П1.24).

Рівняння руху фізичного маятника:

Рішення рівняння руху фізичного маятника:

де # 945; - початкова фаза коливань.

Кругова частота, частота і період коливань фізичного маятника:

де L = I / md - приведена довжина фізичного маятника - довжина такого математичного маятник, період коливань якого дорівнює періоду коливань фізичного маятника;

I - момент інерції фізичного маятнікa щодо осі коливань;

m - маса фізичного маятника;

d - відстань між віссю коливань і центром мас;

в) математичний маятник - тіло масою m, розмірами якого можна знехтувати, підвішене на невагомою, нерастяжимой нитки (рис. П1.25).

Кругова частота, частота і період коливань математичного маятника:

Наведена довжина фізичного маятника - величина, що чисельно дорівнює довжині такого математичного маятника, період коливань якого дорівнює періоду коливань фізичного маятника:

Крутильні коливання - коливання, що відбуваються під дією закручує моменту, пропорційного куту закручування (коливання диска, підвішеного на сталевий нитки):

де - коефіцієнт жорсткості на;

G - модуль зсуву;

Схожі статті