Лекции.Орг


Поиск:




Категории:

Астрономия
Биология
География
Другие языки
Интернет
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Механика
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Транспорт
Физика
Философия
Финансы
Химия
Экология
Экономика
Электроника

 

 

 

 


Сложение ускорений, теорема Кориолиса.




Чтобы перейти к ускорениям, вычислим абсолютную производную по времени от обеих частей соотношения (54), выражающего теорему сложения скоростей. Получим:

Преобразуем это равенство так, чтобы производные от векторов брались в той системе координат, к которой дифференцируемый вектор отнесен; так, производные от - берутся в абсолютной системе Oxyz, тогда как производные от берутся в подвижной системе . Поэтому

Подставляя полученные формулы в предыдущее выражение и произведя перегруппировку слагаемых, получим

, (2.37)

Здесь

, , .

В ускорении первое слагаемое определяет ускорение поступательного движения, равное ускорению точки О', а второе и третье: и - вращательную и центростремительную состав­ляющие ускорения вращения тела вокруг этой точки, а в целом, это переносное ускорение точки М.

Здесь абсолютное ускорение точки, - ее относитель­ное ускорение. Последнее слагаемое

(2.38) называют поворотным ускорением или (по имени французского ученого XIX столетия Кориолиса) кориолисовым ускорением.

Как видно из хода вывода, ускорение Кориол'иса составилось из двух одинаковых слагаемых . Первое из них появилось при вычислении абсолютной производной от вектора относительной скорости и выражает изменение вектора относительной скорости, обусловленное поворотом этого вектора вместе с относительной системой координат. Второе возникло при вычислении абсолютной производной от переносной скорости за счет изменения во времени относительного вектор-радиуса точки. Итак, имеем:

(2.39)

Формула (2.39) представляет теорему сложения ускоре­ний: абсолютное ускорение точки равно геометрической сумме относительного, переносного и кориолисова ускорений.

Относительное ускорение определяется в относительной си­стеме координат по правилам кинематики точки. Переносное ускорение вычисляется методами кинематики твер­дого тела, в зависимости от того, какое движение совершает относительная система . Остановимся специально на определении третьего слагаемого в формуле сложения ускорений — поворотного (кориолисова) ускоре­ния. Как непосредственно следует из (2.38), величина этого ускоре­ния находится по формуле , а направление — по общему правилу векторного умножения. Укажем другой часто употребляемый способ (правило Н.Е.Жуковского): проекцию вектора относительной скорости перпендикулярную вектору повернуть в сторону вращения на угол . Отметим некоторые частные случаи определения поворотного ускорения:

1. Поворотное (кориолисово) ускорение равно нулю, если:

а) = 0, т. е. в случае поступательного движения подвижной системы координат,

б) вектор параллелен , т. е. если точка в относительном ее движении перемещается параллельно оси вращения системы.

Наличием кориолисового ускорения объясняются многочисленные явления, происходящие на поверхности Земли вследствие ее вра­щения: это конфигурация русла рек, образование и движение циклонов, определяющих погоду на Земле и т.д. Более подробно эти явления будут рассмотрены в разделе динамики относительного движения точки. В качестве иллюстрации рассмотрим движение точки в полярной системе координат - движение точки по стержню, который вращается в плоскости чертежа по закону . Разложим эти два движения как относительное движение точки по стержню и переносное движение – вращение стержня относительно неподвижной оси (рис. 42). Тогда относительная скорость равна и направлена вдоль стержня, переносная скорость направлена перпендикулярно стержню в сторону возрастания угла . Очевидно . Величина абсолютной скорости будет равна

Перейдём к определению абсолютного ускорения (рис. 43). С этой целью остановим переносное движение “ e ”-stop, тогда . Теперь пусть “ r ”-stop, надо определить ускорение того места стержня, где «остановлено» относительное движение. Будем иметь и . Ускорение Кориолиса равно , так как вектор угловой скорости перпендикулярен вектору относительной скорости. Спроектируем абсолютное ускорение на две оси: вдоль стержня (радиальное) и перпендикулярно (трансверсальное) стержню:

, (2.40)





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-11-12; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 660 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Лучшая месть – огромный успех. © Фрэнк Синатра
==> читать все изречения...

2230 - | 2117 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.012 с.