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点的合成运动(牵连、相对、绝对概念)

(2010-04-03 14:18:43)
标签:

教育

分类: 工程力学

    在工程上或生活中,经常会遇到同时在两个不同参考系中来研究同一动点的运动问题。例如,在下雨时,对于地面上的观察者来说,雨点是铅直向下的;但是对于正在行驶的车上观察者来说,雨点是倾斜向后的。又如,桥式起重机起吊重物时,小车沿横梁作直线平动,并同时将重物M铅垂向上提升。对于站在地面的观察人员来说,重物将作平面曲线运动;而对站在卷扬小车上的观察人员来说,重物将作向上的直线运动。

为了便于研究,取所研究的点为动点 ,将与地面所固连的参考系称为参考系,简称静系,并以 表示。将固结于相对静参考系运动着的动点上的参考系称为动参考系,简称动系,并以 表示。为了区别动点相对于不同参考系的运动,将动点相对于动系的运动称为相对运动;动点相对于静系的运动称为绝对运动;动系相对于静系的运动称为牵连运动。例如,就桥式起重机来说,可取重物 为动点,则动点相对于小车(动系)的铅垂直线运动是相对运动;动点相对于地面(静系)的平面运动是绝对运动,而小车(动系)相对于地面(静系)向右的平动则是牵连运动。

动点的绝对运动和相对运动都是点的运动,它可以是直线运动,也可以是曲线运动,而牵连运动是指参考体的运动,实际上就是刚体的运动,有时可能是平动,有时可能是定轴转动或其他复杂运动。

由于点的速度是位移对时间的变化率,所以在研究点的速度合成之前,先对点的各种位移关系进行讨论。设动点M 按某一规律沿已知曲线K 运动,曲线K 又随动参考系O´x´y´z´运动。设在瞬时t: 动点位于M'点,tt: 动点位于M"点 。在静系上看矢量 是动点的绝对位移,在动系上看动点M是从M/运动到了M//点, 称为动点的相对位移,而在动系上与M点重合的点从M点运动到了M/, 称为动点的牵连位移

http://s5/middle/55036ca4x834f1c10eb44&690

由图中的位移矢量关系得

 

http://s16/middle/55036ca4x7387e98a9e5f&690

http://s13/middle/55036ca4x834f1fd23c4c&690

    上式是点的速度合成定理:在任一瞬时,动点的绝对速度等于它的牵连速度和相对速度的矢量和

在速度合成定理表达式中,包含 、 和 三种速度的大小与方向共有6个量,一般只要已知其中任意4个量,就可以作出速度平行四边形求出另外2个未知量。应用点的速度合成定理求解点的速度或构件的角速度时,重点在于正确选择动点、动系和静系,分析三种运动及其速度。

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