МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ
ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Факультет автоматики и вычислительной техники
Кафедра ТиСМ
Задание Д-10
«Применение теоремы об изменении кинетической энергии к изучению движения механической системы».
Шифр 70, вариант 10
Выполнил студент группы У-32: Шиляев Д.А.
Проверила к.т.н. доцент: Заикина В.З.











Киров 2002
Задание: Определить скорость тела 1 в тот момент, когда пройденный им путь станет равным S.
Дано:

m1, кг
m2, кг
m3, кг
m4, кг
, град.
f
S, м

m
¼ m
¼ m
1/5 m
60
0,10
3


Определить:
V1 - ?.
Решение:
Применим теорему об изменении кинетической энергии системы:
(1)
Т.к. системы состоят из абсолютно твердых тел, соединенных нерастяжимыми нитями и стержнями, то . Т.к. в начальном положении система находится в покое, то T0=0.
Следовательно, уравнение (1) принимает вид:
(2)
Найдем скорости всех тел, входящих в систему, относительно скорости тела 1:
V2 = 0; VC3 = V1; V4 = 2VC3 = 2V1;
Вычислим энергию системы в конечном положении как сумму кинетических энергий тел 1, 2, 3, 4:
(3)
Т.к. для блоков радиусы инерции не даны, значит они однородные цилиндры, следовательно:

;
;
;
;
Найдем энергию системы в конечном положении по формуле (3):
;

Найдем сумму работ всех внешних сил, приложенных к системе, на заданном перемещении.
Работа силы тяжести :
;
Работа силы трения скольжения :

Так как:
, то
;
Работа силы тяжести :
;
Работа силы тяжести :
;
Сумма работ внешних сил определится по формуле:
;
Подставляя известные значения, получаем:
, или
;
Согласно теореме (2) приравняем значения и :
, откуда:
м/с













Рисунок 1. Схема механизма

























(Исправлено 18.12.2002)
Т.к. для блоков радиусы инерции не даны, значит они однородные цилиндры, следовательно:

;
;
;
;
Найдем энергию системы в конечном положении по формуле (3):
;

Найдем сумму работ всех внешних сил, приложенных к системе, на заданном перемещении. Работа силы тяжести :
;
Работа силы трения скольжения :

Так как:
, то ;
Работа силы тяжести :
;
Работа силы тяжести :
;
Сумма работ внешних сил определится по формуле:
;
Подставляя известные значения, получаем:
, или
;
Согласно теореме (2) приравняем значения и :
, откуда:
м/с