КРУТИЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ СИСТЕМЫ С ДВУМЯ СТЕПЕНЯМИ СВОБОДЫ
Рассматриваются крутильные колебания двух стержней, подвешенных на вертикальных нитях в горизонтальной плоскости. При закручивании стержней они поднимаются, но скорость поднятия будет величиной второго порядка малости, поэтому при определении кинетической энергии были введены некоторые упрощения. Задача решена с помощью уравнений Лагранжа. Получены формулы для определения частот главных колебаний [1].
Горизонтальный однородный стержень AB массой «M», подвешен на двух вертикальных нитях длины l, второй стержень CD одинаковой массы «M» подвешен к AB на двух равных нитях длиной l′ (см. рисунок).
Положение стержня AB относительно оси определяется углом θ1, а положение стержня CD относительно AB углом θ2, тогда положение стержня CD относительно оси x определяется суммой θ1 + θ2.
При закручивании стержней оба они поднимаются, но поскольку перемещения центров масс стержней вдоль оси Z несоизмеримо меньше их горизонтальных перемещений, то квадраты скоростей, входящие в формулу кинетической энергии, будут величинами второго порядка малости, поэтому кинетическая энергия системы определяется формулой
(1)
здесь iz - радиус инерции стержня относительно оси z, проходящей через центр масс стержней (см. рисунок).
Расчётная схема
Потенциальная энергия системы будет иметь вид:
П = -Mg(Z1 + Z2) + C; (2)
здесь Z1 и Z2 - координаты центров тяжести стержней, а константа C определяется из начальных условий.
При θ1 = θ2 = θ в положении равновесия: Z1 = l1, Z2 = l + l′, П = 0, тогда из формулы (2)
0 = -Mg(l + l + l′) + C или C = Mg(l + l + l′),
и формула (2) принимает вид:
П = Mg[(l - Z1) +( l + l′ - Z2)].
Обозначая через φ1 и φ2 углы, составляемые нитями подвески стержней с осью Z1, получим
Z1 = cosφ1; Z2 = lcosφ1 + l′ cosφ2.
Разлагая cosj в ряд
1 - cosφ ≈ φ2/2
получи]м формулу потенциальной энергии
Выразим углы φ1 и φ2 через θ1 и θ2, считая малые перемещения концов стержней за дуги окружностей
aθ1 = lφ1; aθ2 = l′φ2;
или
(3)
Уравнение Лагранжа для обобщённых координат q1 = θ1 и q2 = θ2 для формул (1) и (3) будут:
(4)
Полагая
θ1 = Acos(λt + ε) и θ2 = Bcos(λt + ε)
получаем уравнения:
Тогда хаpaктеристическое уравнение имеет вид:
или
откуда и найдутся частоты λ1 и λ2 главных колебаний.
Список литературы
1. Розе Н.В. Аналитическая механика. - Л.: 1938 -203 с.
Статья в формате PDF
306 KB...
28 04 2024 8:11:22
Статья в формате PDF
167 KB...
27 04 2024 21:40:54
Статья в формате PDF
130 KB...
26 04 2024 11:33:32
Статья в формате PDF
114 KB...
25 04 2024 4:24:43
Статья в формате PDF
250 KB...
23 04 2024 19:13:41
Статья в формате PDF
115 KB...
22 04 2024 5:41:55
Статья в формате PDF
313 KB...
21 04 2024 1:50:26
Статья в формате PDF
104 KB...
20 04 2024 23:37:41
Статья в формате PDF
121 KB...
19 04 2024 5:10:34
Статья в формате PDF
252 KB...
18 04 2024 7:40:10
Статья в формате PDF
125 KB...
17 04 2024 16:58:59
Статья в формате PDF
131 KB...
16 04 2024 11:48:59
Статья в формате PDF
90 KB...
15 04 2024 19:11:47
Статья в формате PDF
267 KB...
14 04 2024 15:26:34
Статья в формате PDF
107 KB...
13 04 2024 1:39:13
Статья в формате PDF
124 KB...
12 04 2024 20:36:34
Статья в формате PDF
266 KB...
10 04 2024 23:52:38
Статья в формате PDF
245 KB...
09 04 2024 22:46:53
Статья в формате PDF
117 KB...
08 04 2024 8:44:35
Статья в формате PDF
89 KB...
07 04 2024 11:52:23
Статья в формате PDF
133 KB...
06 04 2024 7:23:31
Статья в формате PDF
121 KB...
05 04 2024 14:51:10
Статья в формате PDF
206 KB...
04 04 2024 14:12:26
Статья в формате PDF
174 KB...
01 04 2024 12:27:27
Исследование факторов тревожности является ключевым подходом к пониманию адаптационных механизмов в норме и дезадаптационных расстройств в случаях доминировании тревожности. Повышенные уровни тревожности чаще выявляются у школьников первых классов и студентов первых курсов. У старших школьников и студентов отмечается снижение уровней тревожности, благодаря механизмам психологической адаптации. Напротив, у преподавателей повышение показателей дезадаптации – невротизации и эмоционального «выгорания», коррелирует со стажем работы. Исследованы информированность молодёжи о наркомании, алкоголизме, здоровом образе жизни и её адаптационная направленность. Полученные данные необходимо учитывать при реформах образовательных программ и стандартов.
...
31 03 2024 16:50:49
Статья в формате PDF
106 KB...
30 03 2024 15:19:57
Статья в формате PDF
132 KB...
29 03 2024 16:32:18
Статья в формате PDF
253 KB...
28 03 2024 10:27:53
Статья в формате PDF
117 KB...
27 03 2024 11:31:59
Статья в формате PDF
105 KB...
26 03 2024 2:11:48
Статья в формате PDF
202 KB...
25 03 2024 12:56:26
Статья в формате PDF
327 KB...
24 03 2024 13:53:22
На биопсийном материале матки семнадцати первородящих женщин в возрасте от 20 до 38 лет с нормальной или аномальной родовой деятельностью проводили количественное светооптическое изучение строения миометрия. Оценили тканевой состав, клеточный состав и число гладкомышечных клеток в поле зрения микроскопа. Показали, что основными компонентами миометрия являются гладкомышечные волокна, элементы соединительной ткани и микрососудистого русла. Гладкомышечные клетки демонстрировали разное сродство к толуидиновому синему, и на основании этого они были условно поделены на светлые, темные и промежуточные клетки. Выявлены межгрупповые вариации всех оцененных количественных параметров.
...
23 03 2024 12:22:59
Статья в формате PDF
196 KB...
22 03 2024 9:53:37
Данная статья представляет собой введение к программе поиска эмпирических закономерностей развития цивилизации. Первая закономерность получена по результатам научных оценок возраста Вселенной данным с момента зарождения науки до настоящего времени. Замысел программы и первая закономерность из этой программы появилась благодаря полученным физическим результатам. Современная физическая теория показывает, что предсказуема и поддаётся расчёту вся цепочка эволюции от образования Вселенной и Солнечной системы до эволюции планет земной группы. В данной статье в популярной форме излагаются основы физической теории, позволяющей описывать физические хаpaктеристики каждой из планет земной группы. Эволюция физических хаpaктеристик планет показывает условия возникновения и направление развития жизни на Земле. Если вся эта цепочка поддаётся расчёту, то можно допустить предсказуемость эволюции цивилизации и существование строгих социально-экономических законов.
...
21 03 2024 23:57:12
Среди образовательных технологий заметно выделяются научные олимпиады школьников. Участники олимпиад организуют свою мыслительную деятельность на познание явлений природы, овладение умением пользоваться ими, что формирует в сознании естественнонаучную картину мира, закладывая основы целостной личности.
...
20 03 2024 20:50:19
Еще:
Поддержать себя -1 :: Поддержать себя -2 :: Поддержать себя -3 :: Поддержать себя -4 :: Поддержать себя -5 :: Поддержать себя -6 :: Поддержать себя -7 :: Поддержать себя -8 :: Поддержать себя -9 :: Поддержать себя -10 :: Поддержать себя -11 :: Поддержать себя -12 :: Поддержать себя -13 :: Поддержать себя -14 :: Поддержать себя -15 :: Поддержать себя -16 :: Поддержать себя -17 :: Поддержать себя -18 :: Поддержать себя -19 :: Поддержать себя -20 :: Поддержать себя -21 :: Поддержать себя -22 :: Поддержать себя -23 :: Поддержать себя -24 :: Поддержать себя -25 :: Поддержать себя -26 :: Поддержать себя -27 :: Поддержать себя -28 :: Поддержать себя -29 :: Поддержать себя -30 :: Поддержать себя -31 :: Поддержать себя -32 :: Поддержать себя -33 :: Поддержать себя -34 :: Поддержать себя -35 :: Поддержать себя -36 :: Поддержать себя -37 :: Поддержать себя -38 ::
