Основы классической механики. Часть II. Динамика материальной точки и системы материальных точек. Грибков С.П - 23 стр.

UptoLike

Рубрика: 

23
Согласно третьему закону Ньютона
ik ki
f
f
=
G
G
, поэтому
11
0
nn
ik
ik
ik
f
==
=
∑∑
G
.
Тогда уравнение (7.3) преобразуется к виду:
11
nn
i
i
ii
dp
F
dt
==
=
G
G
. (7.4)
Учитывая, что производная от суммы величин равна сумме произ-
водных от каждой величины, входящей в сумму, уравнение (7.4) можно
преобразовать к следующему виду:
11
nn
ii
ii
d
p
F
dt
==
=
∑∑
G
, или
dp
F
dt
=
G
G
, (7.5)
где величина
1
n
i
i
p
p
=
=
GG
называется импульсом системы
n
материальных
точек,
1
n
i
i
FF
=
=
GG
векторная сумма всех внешних сил, приложенных ко всем
материальным точкам системы. Уравнение (7.5) формально подобно урав-
нению движения одной материальной точки, но имеет другое содержание.
Фактически уравнение (7.5) содержит в себе
n уравнений движения мате-
риальных точек системы.
7.2. Уравнение моментов материальной точки
Если в процессе движения материальной точки присутствуют эле-
менты вращения уравнение движения удобно записывать в виде так назы-
ваемого «уравнения моментов».
Рассмотрим движение материальной точки массой
m с импульсом
p
m
υ
=⋅
G
G
под действием силы F
G
(рис. 7.1). Уравнение движения материа-
льной точки имеет вид:
dp
F
dt
=
G
G
. (7.6)
Умножив векторно обе части уравне-
ния (7.6) на радиус-вектор
r
G
матери-
альной точки
М, получим:
,,
dp
rrF
dt
⎡⎤
⎡⎤
=
⎢⎥
⎣⎦
⎣⎦
G
G
G
G
. (7.7)
Преобразуем левую часть уравнения
(7.7). Для этого необходимо продиффе-
Рис. 7.1
ренцировать по времени векторное про-
изведение
[
]
,rp
G
G
:
                                       �        �                      n �  n
      Согласно третьему закону Ньютона f ik = − f ki , поэтому        ∑∑ fik = 0 .
                                                                      i =1 k =1
                                                                           i≠k

Тогда уравнение (7.3) преобразуется к виду:
                                   n     �        n �
                                      dpi
                                 ∑
                                 i =1 dt
                                            = ∑ Fi .
                                                i =1
                                                               (7.4)

      Учитывая, что производная от суммы величин равна сумме произ-
водных от каждой величины, входящей в сумму, уравнение (7.4) можно
преобразовать к следующему виду:
                                        n �            �
                         d n �                        dp �
                            ∑ pi = ∑
                         dt i =1      i =1
                                           Fi , или
                                                      dt
                                                         =F,   (7.5)

              � n �
где величина p = ∑ pi называется импульсом системы n материальных
                      i =1
       � n �
точек, F = ∑ Fi векторная сумма всех внешних сил, приложенных ко всем
            i =1
материальным точкам системы. Уравнение (7.5) формально подобно урав-
нению движения одной материальной точки, но имеет другое содержание.
Фактически уравнение (7.5) содержит в себе n уравнений движения мате-
риальных точек системы.

                   7.2. Уравнение моментов материальной точки

      Если в процессе движения материальной точки присутствуют эле-
менты вращения уравнение движения удобно записывать в виде так назы-
ваемого «уравнения моментов».
      Рассмотрим движение материальной
                              �             точки массой m с импульсом
 �       �
 p = m ⋅ υ под действием силы F (рис. 7.1). Уравнение движения материа-
                                   льной точки имеет вид:
                                                            �
                                                          dp �
                                                               =F.             (7.6)
                                                          dt
                                   Умножив векторно обе части уравне-
                                                                             �
                                   ния (7.6) на радиус-вектор r матери-
                                   альной точки М, получим:
                                                          �
                                                  ⎡ � dp ⎤ ⎡ � � ⎤
                                                  ⎢⎣ r , dt ⎥⎦ = ⎣ r , F ⎦ .   (7.7)

                                   Преобразуем левую часть уравнения
                                   (7.7). Для этого необходимо продиффе-
              Рис. 7.1            ренцировать по времени векторное про-
                                               � �
                                  изведение [ r , p ] :


                                        23