Теорема о движении центра масс

Центр масс системы движется так же, как и материальная точка, масса которой равна массе всей системы, если на точку действуют все внешние силы, приложенные к механической системе:

Теорема о движении центра масс - student2.ru , или Теорема о движении центра масс - student2.ru , (155)

где Теорема о движении центра масс - student2.ru – масса системы, Теорема о движении центра масс - student2.ru – ускорение центра масс, Теорема о движении центра масс - student2.ru – скорость центра масс.

Проецируя (155) на прямоугольные декартовы оси координат, получаем дифференциальные уравнения движения центра масс:

Теорема о движении центра масс - student2.ru , Теорема о движении центра масс - student2.ru , Теорема о движении центра масс - student2.ru . (155')

где Теорема о движении центра масс - student2.ru – координаты центра масс.

Из теоремы о движении центра масс системы получаются дифференциальные уравнения поступательного движения твердого тела: при поступательном движении твердого тела ускорения всех точек тела одинаковы по модулю и направлению, т.е. Теорема о движении центра масс - student2.ru , где Теорема о движении центра масс - student2.ru – ускорение произвольной точки тела. Учитывая это, из теоремы о движении центра масс получаем следующее дифференциальное уравнение поступательного движения тела в векторной форме:

Теорема о движении центра масс - student2.ru .

Проецируя на оси координат, имеем:

Теорема о движении центра масс - student2.ru , Теорема о движении центра масс - student2.ru , Теорема о движении центра масс - student2.ru .

Это дифференциальные уравнение поступательного движения тела в проекциях на прямоугольные оси координат. В этих уравнениях Теорема о движении центра масс - student2.ru являются координатами произвольной точки тела. Тело, совершающее поступательное движение, имеет три степени свободы, поэтому можно составить три дифференциальных уравнения его движения.

Теорема об изменении количества движения

Количество движения точки и системы

Количеством движения Теорема о движении центра масс - student2.ru материальной точки называют вектор, равный произведению массы точки Теорема о движении центра масс - student2.ru на ее скорость Теорема о движении центра масс - student2.ru , т. е.

Теорема о движении центра масс - student2.ru . (156)

Количество движения точки в физике часто называют импульсом материальной точки.

Проекции количества движения точки на прямоугольные декартовы оси координат:

Теорема о движении центра масс - student2.ru , Теорема о движении центра масс - student2.ru , Теорема о движении центра масс - student2.ru . (156')

Количеством движения системы Теорема о движении центра масс - student2.ru называют векторную сумму количеств движений отдельных точек систем, т. е.

Теорема о движении центра масс - student2.ru , (157)

и, следовательно, проекции количества движения системы на прямоугольные декартовы оси координат

Теорема о движении центра масс - student2.ru , Теорема о движении центра масс - student2.ru , Теорема о движении центра масс - student2.ru . (157')

Вектор количества движения системы Теорема о движении центра масс - student2.ru в отличие от вектора количества движения точки Теорема о движении центра масс - student2.ru не имеет точки приложения. Вектор количества движения точки считается приложенным в самой движущейся материальной точке, а вектор Теорема о движении центра масс - student2.ru является свободным вектором.

Количество движения системы можно выразить через массу системы Теорема о движении центра масс - student2.ru и скорость центра масс Теорема о движении центра масс - student2.ru :

Теорема о движении центра масс - student2.ru . (158)

В проекциях на прямоугольные декартовы оси соответственно

Теорема о движении центра масс - student2.ru ,

Теорема о движении центра масс - student2.ru ,

Теорема о движении центра масс - student2.ru . (158')

Действие силы Теорема о движении центра масс - student2.ru на материальную точку в течение времени Теорема о движении центра масс - student2.ru можно охарактеризовать так называемым элементарным импульсом силы Теорема о движении центра масс - student2.ru . Полный импульс силы Теорема о движении центра масс - student2.ru за время Теорема о движении центра масс - student2.ru , или импульс силы Теорема о движении центра масс - student2.ru , определяют по формуле

Теорема о движении центра масс - student2.ru . (159)

Проекции импульса силы на прямоугольные оси координат выражаются формулами

Теорема о движении центра масс - student2.ru , Теорема о движении центра масс - student2.ru , Теорема о движении центра масс - student2.ru . (159')

Наши рекомендации