Сиситема груза и блоков — различия между версиями
(→Решение) |
(→Решение) |
||
Строка 83: | Строка 83: | ||
<math> \dot{v}ac=M_1gc+\frac{M_2gf_k}{L}(-\frac{c^2}{2r}+\frac{bc}{f_K})-M_3g\frac{f_kc}{r} </math> | <math> \dot{v}ac=M_1gc+\frac{M_2gf_k}{L}(-\frac{c^2}{2r}+\frac{bc}{f_K})-M_3g\frac{f_kc}{r} </math> | ||
− | Сокращаем на с, расписываем выражения а, b и с, группируем члены. В результате получаем: | + | Сокращаем на <math>с</math>, расписываем выражения <math>а</math>, <math>b</math> и <math>с</math>, группируем члены. В результате получаем: |
<math> \dot{v}(M_1+M_2+2M_3)=g\left [ M_1+ \frac{M_2}{2L}(2l+2r)-\frac{M_2f_K}{r}(\frac{1}{2}-\frac{1}{2L}-\frac{\pi r}{4L})-M_3\frac{f_k}{r}+M_2\frac{f_k}{r}(\frac{1}{2L}+\frac{r}{Lf_K})y \right ]. </math> | <math> \dot{v}(M_1+M_2+2M_3)=g\left [ M_1+ \frac{M_2}{2L}(2l+2r)-\frac{M_2f_K}{r}(\frac{1}{2}-\frac{1}{2L}-\frac{\pi r}{4L})-M_3\frac{f_k}{r}+M_2\frac{f_k}{r}(\frac{1}{2L}+\frac{r}{Lf_K})y \right ]. </math> |
Версия 15:13, 5 июня 2015
Задача: С помощью языка программирования JavaScript смоделировать систему блоков с грузом.
Решение
Условия задачи:
Груз массы
подвешен на нерастяжимом однородном тросе длины , навитом на цилиндрический барабан с горизонтальной осью вращения. Момент инерции барабана относительно оси вращения , радиус барабана , масса единицы длины каната . Определить скорость груза в момент, когда длина свисающей части каната равна если в начальный момент скорость груза , а длина свисающей части каната была равна ; трением на оси барабана, толщиной троса и изменением потенциальной энергии троса, навитого на барабан, пренебречь.Решение: Воспользуемся теоремой об изменении кинетической энергии системы в дифференциальной форме:
Кинетическая энергия системы
В вычислениях учли отсутствие скольжения катка
(точка касания - мгновенный центр скоростей катка).Дифференциал кинетической энергии
Суммарная элементарная работа внутренних и внешних сил сводится в работе силы тяжести груза
:
работе силы тяжести каната:
и работе силы трения качения катка
:
В результате уравнение принимает вид
Для определения нормальной реакции катка Т(н) воспользуемся теоремой об изменении кинетического момента всей системы относительно оси вращения блока
:
Здесь масса горизонтального участка каната
масса участка каната, облегающего блок
,
масса вертикального участка каната
Центр масс горизонтального участка каната - точка
, причем
Центр масс каната, облегающего блок
- точка , такая, что
После преобразований получим:
Из полученного уравнения (2) выразим
:
где
Подставим
в уравнение (1):
Разделим левую и правую части на
и сократим все слагаемые на . Далее после несложных преобразований и умножения левой и правой частей на , получим:
Сокращаем на
, расписываем выражения , и , группируем члены. В результате получаем:
Так как
то разделяем переменные в дифференциальном уравнении и берем интеграл:
Из полученного выражения получаем величину скорости груза А при его опускании на высоту