可能な動きの原理。 一般的な力学方程式

可能な動きの原理。 一般的な力学方程式

14.07.2023

機械システムの平衡のための一般条件を確立します。 この原理によれば、理想的な制約を持つ機械システムの平衡には、仮想的な仕事の合計が次のようになっていることが必要かつ十分です。 あ_いシステムのあらゆる可能な変位に対する有効な力のみがゼロに等しかった(システムがゼロ速度でこの位置に運ばれた場合)。

可能な変位の原理に基づいて、機械システムに対して作成できる線形独立平衡方程式の数は、この機械システムの自由度の数に等しくなります。

可能 動きシステムに課せられた制約によって特定の瞬間に許容される架空の微小な変位は、非自由機械システムと呼ばれます (この場合、非定常制約の方程式に明示的に含まれる時間は固定されていると見なされます)。 起こり得る変位のデカルト座標軸への投影は、と呼ばれます。 バリエーションデカルト座標。

バーチャル 動き接続によって許容される微小な変位を「凍結時間」と呼びます。 それらの。 それらは、結合がレオノミックである (明示的に時間に依存する) 場合にのみ、可能な変位とは異なります。

たとえば、システムが課せられた場合、 ホロノミックレオノミック接続:

f_(\alpha)(\vec r, t) = 0, \quad \alpha = \overline(1,l)

そうすると考えられる動きは \デルタ\vec r満足するものですか

\sum_(i=1)^(N) \frac(\partial f_(\alpha))(\partial \vec(r)) \cdot \Delta \vec(r) + \frac(\partial f_(\alpha) ))(\partial t) \Delta t = 0, \quad \alpha = \overline(1,l)

そして仮想 \デルタ\vec r:

\sum_(i=1)^(N) \frac(\partial f_(\alpha))(\partial \vec(r))\delta \vec(r) = 0, \quad \alpha = \overline(1 、l)

一般に、仮想変位はシステムの運動のプロセスとは何の関係もありません。仮想変位は、システム内に存在する力の関係を明らかにし、平衡状態を得るためにのみ導入されます。 理想的な結合の反応が変化していないとみなすためには、変位が小さいことが必要です。

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文学

  • ブッフホルツ N.N.理論力学の基礎講座です。 パート 1。第 10 版。 - サンクトペテルブルク: Lan、2009年。 - 480 p。 - ISBN 978-5-8114-0926-6。
  • ターグ S.M.理論力学の短期コース: 大学向けの教科書。 第18版 - M .: 高校、2010. - 416 p. - ISBN 978-5-06-006193-2。
  • マルケエフ A.P.理論力学:大学向け教科書。 - イジェフスク: 研究センター「規則的およびカオス的ダイナミクス」、2001 年。 - 592 p。 - ISBN 5-93972-088-9。

可能な変位の原理を特徴づける抜粋

– いいえ、ほら、[それがポイントです。] なぜ前に教えてくれなかったのですか?
「彼はモザイクのブリーフケースの中に入れて枕の下に置いています。 今なら分かります」と王女は答えずに言いました。 「そうだ、もし私に罪があるとしたら、大きな罪があるとしたら、それはこの野郎への憎しみだ」と王女は変わり果てて叫びそうになった。 「それで、なぜ彼女はここで体をこすっているのですか?」 でも、私は彼女にすべてを話します。 必ずその時が来ます!

そのような会話が待合室や王女の部屋で行われている間に、ピエール(そのために送られた)とアンナ・ミハイロフナ(彼と一緒に行く必要があると判断した)を乗せた馬車がベズホイ伯爵の中庭に入った。 窓の下に敷いた藁の上で馬車の車輪の音が静かに聞こえると、アンナ・ミハイロヴナは仲間の方を向いて慰めの言葉をかけ、彼が馬車の隅で寝ているのだと確信し、彼を起こした。 目を覚ましたピエールはアンナ・ミハイロヴナを追って馬車から降り、それから彼を待っていた瀕死の父親とのあの出会いのことだけを考えた。 彼は、彼らが正面玄関までではなく、裏口まで車で行ったことに気づきました。 彼が踏板から降りようとしている間に、ブルジョワ的な服装をした二人の男が急いで入り口から壁の影に逃げていった。 ピエールは立ち止まり、両側の家の影にさらに数人の同じ人々を見た。 しかし、アンナ・ミハイロフナも、従者も、御者も、これらの人々を見ずにはいられなかったので、彼らに注意を払いませんでした。 したがって、これは非常に必要であるとピエールは自分自身で決心し、アンナ・ミハイロフナに従いました。 アンナ・ミハイロフナは足早で薄暗い狭い石段を上り、後ろから遅れてきたピエールに電話をかけた。ピエールはなぜ伯爵のところに行かなければならないのか全く理解できなかったが、ましてや伯爵のところに行かなければならない理由はなおさら理解できなかった。しかし、アンナ・ミハイロフナの自信と急いで判断して、彼はこれが必要であると自分自身に決めました。 階段の途中で、バケツを持った数人がブーツをカチャカチャと鳴らしながら駆け寄ってきたので、彼らは突き落とされそうになった。 これらの人々はピエールとアンナ・ミハイロフナを通そうと壁に押し付けられ、彼らを見ても少しも驚きを示さなかった。
- ここにはハーフプリンセスがいますか? アンナ・ミハイロフナはそのうちの一人に尋ねました...
「ほら」と従者は大胆で大きな声で答えた。まるでもうすべてが可能になったかのように、「ドアは左側にありますよ、お母さん」。
「おそらく伯爵は私に電話しなかったのでしょう」とピエールはホームに出ながら言った。
アンナ・ミハイロヴナはピエールに追いつくために立ち止まった。
ああ、モナミ! - 彼女は朝息子と同じようなしぐさで息子の手に触れながら言った: - croyez、que je souffre autant、que vous、mais soyez men。 [信じてください、私もあなたと同じように苦しんでいますが、男らしくありなさい。]
- そうだね、行きますか? ピエールはメガネを通して愛情を込めてアンナ・ミハイロヴナを見つめながら尋ねた。

図 2.4

解決

分散した荷重を集中した力に置き換えます Q = qDH。 この力はセグメントの中央に適用されます D.H.- その時点で L.

強さ Fコンポーネントに分解し、それを軸に投影します: 水平 F×cosαそして垂直 Fysinα.

図 2.5

可能変位の原理を使用して問題を解決するには、構造が移動できると同時に、仕事方程式に未知の反応が 1 つ存在する必要があります。 サポート中 反応は成分に分解されます。 ×A, Y A.

決定するため ×Aサポートのデザインを変更する それでポイントは 水平方向にしか移動できませんでした。 部品の可能な回転を通じて構造の点の変位を表現します。 CDB点の周り B角にある δφ1、 一部 AKCこの場合の構築は点を中心に回転します C V1- 角度による瞬間的な回転中心 (図 2.5) δφ2、および移動点 Lそして C- 意思

δS L = BL∙δφ 1 ;
δS C = BC・δφ 1
.

同じ時に

δS C = CC V1 ∙δφ 2

δφ 2 = δφ 1 ・BC/CC V1.

回転中心に対する与えられた力のモーメントの仕事を通じて仕事方程式を構成する方が便利です。

Q・BL・δφ 1 + F x ・BH・δφ 1 + F y ・ED・δφ 1 +
+ M・δφ 2 — X A・AC V1・δφ 2 = 0
.

反応 Y A仕事はしない。 この式を変形すると、次のようになります。

Q・(BH ​​+ DH/2)・δφ 1 + F・cosα・BD・δφ 1 +
+ F・sinα・DE・δφ 1 + M・δφ 1 ・BC/CC V1 —
— X A ・AC V1 ・δφ 1 ・BC/CC V1 = 0
.

削減方法 δφ1を見つけるのが簡単な方程式が得られます。 ×A.

決定するため Y Aサポート構造 点を移動するときに変更する 力だけが仕事をした Y A(図 2.6)。 構造の一部が変位する可能性を考えてみましょう。 BDC固定点の周りの回転 Bδφ3.

図2.6

ポイントについて C δS C = BC・δφ 3、構造の一部の瞬間的な回転中心 AKCポイントがあるだろう C V2、ポイントを移動します C表現した。

システムのあらゆる変位の際にシステムに適用されるすべての有効な力の仕事の合計がゼロに等しければ、必要かつ十分です。

可能な変位の原理に基づいて、機械システムに対して作成できる方程式の数は、まさにこの機械システムの自由度の数に等しくなります。

文学

  • Targ S.M. 理論力学の短期コース。 手順 高専向け - 第 10 版、改訂。 そして追加の - M.: 高いです。 学校、1986.- 416 p.、病気。
  • 理論力学の本コース (パート 1) N. N. ブフゴルツ、出版社「ナウカ」、物理数学文献主編集委員会、モスクワ、1972 年、468 ページ。

ウィキメディア財団。 2010年。

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  • 理論力学。 全4巻。 第 3 巻: ダイナミクス。 分析力学。 講義のテキスト。 ロシア連邦国防省のハゲワシ、ボゴマス・イリーナ・ウラジミロヴナ。 教科書には、力学と解析力学という理論力学の統一コースの 2 つの部分が含まれています。 最初の部分では、力学の 1 番目と 2 番目の問題を詳細に検討します。

仮想速度の原理 - 差動 古典力学の変分原理、理想的な制約によって制約された機械システムの平衡のための最も一般的な条件を表します。

V.p.p.メカによると。 システムが特定の位置で平衡状態にあるのは、システムを考慮された位置から外す可能性のある変位に対する、指定された有効な力の基本仕事の合計がゼロまたはゼロ未満である場合に限ります。

いつでも。

システムの可能な (仮想的な) 動きが呼び出されます。 システムに課せられた制約によって特定の時点で許容される、システムの点の基本的な (無限に小さい) 変位。 結合が保持されている (双方向) 場合、考えられる変位は可逆的であり、条件 (*) では等号を使用する必要があります。 結合が非保持型 (片側) の場合、考えられる変位の中には不可逆的な変位が含まれます。 システムが能動的な力の作用下で動くとき、結合はシステムの点に特定の反力 (受動的な力) で作用します。その定義では、機械的な力が完全に考慮されていると想定されます。 システム上の結合の作用 (結合がそれによって引き起こされる反応によって置き換えられるという意味で) (解放公理)。 呼び出される接続 それらの反応の基本的な働きの合計が理想的であり、可逆的な変位の場合は等号が発生し、不可逆的な変位の場合は等号またはゼロより大きい場合が理想的です。 系の平衡位置はこのような位置です 初速度ゼロでこれらの位置にシステムが置かれている場合、システムは常に留まります。拘束方程式は任意の t 値に対して満たされると仮定されます。一般に、有効な力は与えられた関数と条件で仮定されます (* ) 考慮すべきだ

条件 (*) には、理想的な接続を持つシステムのすべての方程式と平衡則が含まれており、そのおかげで、すべての静力学は 1 つの一般式 (*) に還元されると言えます。

V.p.p.で表現された平衡の法則は、グイド・ウバルディによってレバーと移動ブロックまたはチェーンホイストを使って初めて確立されました。 G. ガリレイは傾斜面に対してそれを確立し、この法則を単純な機械の平衡の一般的な特性とみなしました。 J. Wallis はこれを静力学の基礎に置き、そこから機械の平衡理論を導き出しました。 R. デカルト (R. Descartes) は、すべての静力学を単一の原理に還元しました。これは本質的にガリレオの原理と一致します。 J. Bernoulli は、V.p.p. の優れた一般性と、静力学の問題を解決する上でのその有用性を最初に理解しました。 J. Lagrange は V.p.p. を一般形式で表現し、それによってすべての静力学を 1 つの一般式にまとめました。 彼は、双方向 (保持) 制約によって制約されたシステムに対する C.P.P. の証明 (完全に厳密ではない) を示しました。 J. ラグランジュによって開発された力の系の平衡に対する静力学の一般公式とこの公式を適用する方法は、物体系の平衡の一般的性質を導き出し、静力学のさまざまな問題を解決するために彼によって体系的に使用されました。これには、非圧縮性流体だけでなく、圧縮性および弾性流体の平衡の問題も含まれます。 J. ラグランジュは、V. p. p. をすべての力学の基本原則と考えました。 V. p. p. の厳密な証明と、その片側 (非保持) 接続への拡張は、J. Fourier、M. V. Ostrogradsky によって与えられました。

点灯。: Lagrange J.、Mecanique Analytiquc、P.、1788 (ロシア語訳: Lagrange J.、分析力学、M.-L.、1950)。 Fourier J.、「J. de 1 "Ecole Polytechnique"」、1798 年、t. II、p. 20; Ostrogradsky M. V.、解析力学講義、著作集、第 1 巻 , パート 2、M.-L.、1946 年。

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「可能性のある動きの原則」(書籍)

社会的追放の類型化

『社会哲学』という本より 著者 クラピベンスキー・ソロモン・エリアザロヴィッチ

社会運動の類型 まず第一に、P. ソローキンは、水平型と垂直型の 2 つの主要な社会的流動性を選び出しました。 水平移動の例としては、バプテスト派からメソジスト派の宗教者への個人の移動が挙げられます。

12. (NP5) NP の 5 番目の原理は改善の原理または宇宙の原理です

『自分自身の長さの旅』より (0.73) 著者 アルタモノフ・デニス

12. (NP5) NP の第 5 原則 - 改善の原則または宇宙の原則 第 5 の原則は論理的な継続であり、第 4 の原則への追加です。 彼の助けを借りて、宇宙そのものの目的や意味と私たちの活動との間にある類似点を描きたいと考えています。

動きのテクニック

カポエイラの小さな本より 著者 カポエイラ・ネストル

動作テクニック さて、純粋な理論は置いておいて、初心者に適切なジョゴ、つまりカポエイラのゲームを教えるところまで来ました。 以下に概説する方法論は、過去 50 年間に使用されてきた方法論とは多少異なります (ビンバ以来)

可能な動作原理

著者の本「大ソビエト百科事典 (VO)」より TSB

運動の相反性の原理

著者の本「大ソビエト百科事典 (VZ)」より TSB

黒人の PR に対抗しながら、インターネット上の運動の匿名性を確保する方法

『インターネット上の黒人 PR に対抗する』という本より 著者 クジン・アレクサンダー・ウラジミロヴィチ

黒人の PR に対抗する際に、インターネット上の運動の匿名性を確保するにはどうすればよいか

AutoCAD 2009 学生向けブックより。 チュートリアル 著者 ソコロワ・タチアナ・ユリエヴナ

歩き回ったり飛び回ったりする動きのアニメーション

書籍『学生向け AutoCAD 2008: 人気のチュートリアル』より 著者 ソコロワ・タチアナ・ユリエヴナ

歩行および飛行のモーション アニメーション モーション アニメーションは、図面の周りを歩いたり飛行したりするなど、あらゆるモーションのプレビューを提供します。 パス アニメーションを作成する前に、プレビュー サムネイルを作成する必要があります。 チーム

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DOVECOATE: 季節の動きを反映した弁証法

2007 年 5 月 29 日発行の Computerra Magazine No. 20 より 著者 コンピュータラマガジン

DOVECOAT: 季節変動の反映としての弁証法 著者: Sergey Golubitsky「ほとんど何も理解できませんでした。 そして最も重要なことは、コンピューターがそれとどのような関係があるのか​​を理解していなかったということです。 この記事が存在しなかったら、世界はそれほど多くを失うことはなかったと思います。」 Computerra フォーラムのユーザー「Ramses」は、

「友人の可能性から、侮辱の可能性から…」

「見えない鳥」という本より 著者 チェルビンスカヤ・リディア・ダヴィドヴナ

「友人の可能性から、侮辱の可能性から…」 友人の可能性から、侮辱の可能性から、結局のところ、半ば告白の可能性から、幸せの可能性から、私の心はとても傷つきます… – さようなら。 私たちは川にかかるおもちゃの橋を渡った、そしてそれはどこから、どこから来たのか、この街で

10.6 移動計画

書籍『人事管理: 研究ガイド』より 著者

10.6 旅行計画 仕事は人生の中で最も重要な位置を占めており、人は自分の人生のほとんどを何に捧げるかを気にしないため、多くのニーズの満足と期待の充足は仕事の内容に直接関係しています。

旅行の計画

書籍『マネージャーのための人材管理: 研究ガイド』より 著者 スピヴァク・ウラジーミル・アレクサンドロヴィチ

旅行の計画 人は自分の人生のほとんどを何に費やすかを気にしないため、多くのニーズの満足と期待の実現は仕事の内容に直接関係しています。 ニーズの充足は職業と関連していることが多い

原則 4: 薬は、服用しないリスクが副作用の可能性を上回る場合にのみ服用すべきである

本『感情的な生活を管理するための 10 ステップ』より。 人格治癒を通じて不安、恐怖、うつ病を克服する 著者ウッド・エヴァ・A.

原則 4: 薬は、服用しないことによるリスクが副作用の可能性を上回る場合にのみ服用する必要があります。言い換えれば、リスクと利益のバランスを考慮する必要があります。 それぞれの薬はあなたに役立つだけでなく、

解析力学の要素

周囲の世界を認識しようとする試みにおいて、人間の本性は、特定の領域における知識体系を最小数の初期位置に還元しようとする傾向があります。 これは主に科学分野に当てはまります。 力学では、この欲求により、さまざまな機械システムの基本的な微分運動方程式に従う基本原理が作成されてきました。 チュートリアルのこのセクションは、読者にこれらの原則のいくつかを紹介することを目的としています。

静力学だけでなく力学でも生じる関係の分類の問題を検討することから、解析力学の要素の研究を始めましょう。

関係の分類

繋がり機械システムの点の位置と速度に課せられるあらゆる種類の制限.

関係は次のように分類されます。

時間の経過による変化:

- 非固定接続, それらの。 時間の経過とともに変化する。 空間内を移動するサポートは、非固定接続の一例です。

- 固定通信, それらの。 時間が経っても変わらないこと。固定リンクには、「静的」セクションで説明したすべてのリンクが含まれます。

課せられる運動学的制限の種類別:

- 幾何学的接続 システム内の点の位置に制限を課す;

- 運動学的な、 または 差動接続 システム内のポイントの速度に制限を課す。 可能であれば、あるタイプの関係を別のタイプに減らします。

- 統合可能な、 または ホロノミック(単純) 繋がり, 運動学的 (差動) 接続が幾何学的なものとして表現できるかどうか。 このような接続では、速度間の依存性を座標間の依存性に還元することができます。 スリップせずに回転するシリンダーは、積分可能な差動接続の一例です。シリンダー軸の速度は、よく知られた公式 、 または に従って角速度に関連付けられ、積分後、軸の変位間の幾何学的関係に還元されます。とシリンダーの回転角を の形式で表します。

- 積分不可能な、 または 非ホロノミック接続運動学的な (差動的な) 接続を幾何学的なものとして表現できない場合。 例としては、非直線運動中に滑らずにボールを転がすことが挙げられます。

可能であれば、コミュニケーションを「解放」します。

- 絆を結ぶ, その下では、彼らによって課された制限は常に維持されます。たとえば、硬い棒から吊り下げられた振り子。

- 非保持的な関係 - 特定のタイプのシステム動作では制限に違反する可能性がありますたとえば、しわくちゃの糸に吊るされた振り子などです。

いくつかの定義を紹介しましょう。

· 可能(または バーチャル) 移動中(表記) 基本的 (無限に小さい) であり、システムに課せられた制約に違反しないものである.

例: サーフェス上にある点は、可能な限り基準サーフェスから離れることなく、基準サーフェスに沿った任意の方向に一連の基本変位を持ちます。 サーフェスからの分離につながる点の移動は接続を破壊し、定義によれば、可能な移動ではありません。

静止システムの場合、通常の実数(実際の)基本変位は、可能な変位のセットに含まれます。

· 機械システムの自由度の数は独立して可能な変位の数です.

したがって、点が平面上で移動するとき、その点で起こり得るあらゆる移動は、その 2 つの直交する (したがって独立した) 成分の観点から表現されます。

幾何学的拘束のある機械システムの場合、システムの位置を決定する独立した座標の数は、その自由度の数と一致します。

したがって、平面上の点には 2 つの自由度があります。 無料素材ポイント - 3つの自由度。 フリー ボディには 6 つあります (オイラー角での回転が追加されます)。

· 可能な仕事可能な変位に対する力の基本仕事です.

可能な動きの原理

システムが平衡状態にある場合、その点のいずれかについて等式が成り立ちます。その点に作用する能動力と反力の合力は次のようになります。 この場合、あらゆる変位に対するこれらの力の仕事の合計もゼロに等しくなります。 。 すべてのポイントを合計すると、次のようになります。 。 理想的な結合の第 2 項はゼロに等しいので、次のように定式化します。 可能な動きの原理 :

. (3.82)

理想的な接続を備えた機械システムの平衡条件下では、システムのあらゆる変位に対して機械システムに作用するすべての有効な力の基本仕事の合計はゼロに等しくなります。

可能な変位の原理の価値は、制約による未知の反応が現れない機械システム (3.81) の平衡条件の定式化にあります。

自己チェックのための質問

1. 点のどのような移動が可能と呼ばれますか?

2. 力の可能な仕事を何といいますか?

3. 可能な動きの原理を定式化して書き留めます。

ダランベールの原理

力学方程式を書き直してみましょう 機械システムの 3 番目の点 (3.27)、左側を右側に移します。 量を考慮して紹介しましょう

方程式 (3.83) の力は、バランスの取れた力の系を形成します。

この結論を機械システムのすべての点に拡張すると、次の定式化に到達します。 ダランベールの原理、フランスの数学者で機械工のジャン・ルロン・ダランベール (1717–1783) にちなんで名付けられました、図 3.13:

図3.13

特定の機械システムに作用するすべての力にすべての慣性力が追加されると、結果として生じる力のシステムはバランスが取れ、すべての静力学方程式をそれに適用できます。

実際、これは、慣性力 (ダランベール力) を追加することにより、動的システムから擬似静的 (ほぼ静的) システムに移行することを意味します。

ダランベールの原理を使用すると、推定値を得ることができます。 慣性力の主ベクトルそして 中心周りの主慣性モーメントとして:

回転体の軸に作用する動的反応

角速度で均一に回転する剛体を考えます。 ω ベアリング A と B に固定された軸の周りに回転します (図 3.14)。 本体と一緒に回転する軸 Axyz を本体と接続しましょう。このような軸の利点は、それらの軸に関して、本体の質量中心の座標と本体の慣性モーメントが一定の値になることです。 与えられた力を身体に作用させます。 これらすべての力の主ベクトルの軸 Axyz への投影を表します。 ( など)、そして同じ軸に関するそれらの主な瞬間 - を通して ( 等。); その間、以来 ω = 定数の場合 = 0.

図3.14

動的応答を決定するには X A、Y A、Z A, XB、YBベアリング、つまり 物体の回転中に発生する反応、物体に作用するすべての与えられた力と、物体のすべての粒子の慣性力の結合の反作用を加えて、それらを中心 A にもたらします。次に、慣性力に等しい 1 つの力で表されます。 そして点Aに適用されます , と等しいモーメントを持つ一対の力 . この瞬間を軸に投影 そして は次のようになります: , ; またここで , なぜなら ω = 定数

ここで、Axyz 軸への投影におけるダランベールの原理に従って方程式 (3.86) を作成し、AB を設定します。 =b、我々が得る

. (3.87)

最後の方程式 も同様に満たされます。 .

慣性力の主ベクトル , どこ た -体重(3.85)。 で ω =const 重心 C は通常の加速度のみを持ちます , ここで、 は回転軸から点 C までの距離です。 したがって、ベクトルの方向は、 OSの方向性と一致する . 予測の計算 座標軸上でそれを考慮すると、ここで - 重心の座標、次のことがわかります。

と を決定するには、質量を持つ物体の粒子を考慮します。 メートル k 、軸から一定の距離だけ離れた位置 h k 。彼女のために ω =const 慣性力も遠心成分のみを持つ , その投影とベクトル R」、は同じ。



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