Dynamika ruchu obrotowego, 1


Specyfika ruchu obrotowego

0x01 graphic

Z ruchem obrotowym spotykamy się równie często jak z ruchem postępowym - zaczynając od otwierania drzwi, poprzez obracające się koła rowerów, samochodów czy pociągów, kręcące się wirniki silników elektrycznych, wirujące śmigła samolotów i helikopterów... aż po ruch planet i innych ciał niebieskich.

Ruch obrotowy posiada szereg specyficznych cech zasługujących na uwagę i wyjaśnienie. Dlaczego rower przewraca się kiedy stoi, a zachowuje pozycję pionową, kiedy jest w ruchu? Dlaczego baletnica na lodzie podnosi w górę ręce by kręcić piruety? Po co w helikopterach instaluje się śmigło ustawione pionowo? Czy Ziemia zużywa energię, gdy kręci się wokół Słońca?  

Fot.5.1. Ruch śmigła samolotu, to jeden z wielu przykładów ruchu obrotowego. 

0x01 graphic

Powiedzieliśmy w lekcji trzeciej, że siły są przyczyną zmiany stanu ruchu ciał. Zmiana ta zależna jest nie tylko od samej wartości działającej siły, ale także od miejsca jej przyłożenia oraz kierunku jej działania. Rysunek 5.1. pokazuje cztery przykłady działania na drzwi tą samą siłą. W przypadkach 0x01 graphic
i 0x01 graphic
działająca siła nie spowoduje ruchu drzwi. W przypadku 0x01 graphic
potrzebne jest przyłożenie znacznej siły. Najłatwiej poruszyć drzwi przykładając siłę w pobliżu punktu 0x01 graphic
i tam właśnie instaluje się klamki. 

Rys. 5.1. Skutek działania siły wywieranej na drzwi zależny jest od miejsca jej przyłożenia i kierunku jej działania.

Ten prosty przykład ilustruje specyficzne cechy ruchu obrotowego. Ruch odbywa się wokół określonej prostej, zwanej osią obrotu. Widzimy, że ważną rolę odgrywa odległość punktu przyłożenia siły od tej osi.  Prędkość i przyspieszenie punktów poruszających się  ruchem obrotowym też są zależne od odległości od osi obrotu, nie są więc jednakowe dla wszystkich punktów. Jak więc formułować równania dynamiki, gdy działa jedna siła, a przyspieszenia są różne? 

 Wspólny jest jednak kąt obrotu. Gdyby więc zamiast przemieszczenia liniowego rozważać przemieszczenie kątowe, opis byłby o wiele prostszy. Widać, że celowe jest wprowadzenie wielkości specyficznych dla ruchu obrotowego i dla nich formułować równania dynamiki. To właśnie będzie przedmiotem naszych rozważań.

 Powiedzieliśmy już, że w ruchu obrotowym wszystkie punkty poruszającego się ciała zataczają okręgi, których  środki leżą na osi obrotu. Oś ta nie musi jednak zachowywać stałego położenia w czasie ruchu; może zmieniać swą orientację i może się przesuwać. Bardzo często mamy więc do czynienia z kombinacją ruchu postępowego i obrotowego. Mówilismy juz, że  ruch postępowy układu punktów materialnych możemy opisać zakładając, że wypadkowa wszystkich sił zewnętrznych działa na jeden punkt, którym jest środek masy układu. W czasie ruchu postępowego ciało może wykonywać także ruch obrotowy.  Możemy jednak oddzielić ruch postępowy od obrotowego opisując ruch postępowy środka masy. Pozostaje wtedy tylko opis ruchu obrotowego. 

Ogólnie mówiąc, ruch obrotowy może odbywać się wokół osi obrotu, lub wokół punktu. Ruch wokół punktu ma miejsce wtedy, kiedy każdy punkt układu porusza się po powierzchni sfery o wspólnym środku zwanym punktem obrotu. Ruch ten można jednak rozłożyć na trzy składowe ruchy wokół trzech osi (np. osi układu współrzędnych prostokątnych) . Rozważania nasze ograniczymy więc do ruchu wokół stałej osi obrotu.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
7 Dynamika ruchu obrotowego bry Nieznany
dynamika ruchu obrotowego
Dynamika ruchu obrotowego, 6
Dynamika ruchu obrotowego, 5
Dynamika ruchu obrotowego, 5
Dynamika ruchu obrotowego bryly
Dynamika ruchu obrotowego, 4
III01 Dynamika ruchu obrotowego bryly sztywnej
2?DANIE DYNAMIKI RUCHU OBROTOWEGO BRYŁY SZTYWNEJ
7 Dynamika ruchu obrotowego właściwe
1 Badanie dynamiki ruchu obrotowego 12
Dynamika ruchu obrotowego, 2
07 Dynamika ruchu obrotowego bryly sztywnej, Domumenty
pawlikowski, fizyka, dynamika ruchu obrotowego i drgającego
Dynamika ruchu obrotowego
6 Dynamika ruchu obrotowego ciala sztywnego, Politechnika Wrocławska Energetyka, I semestr, Fizyka 1
14 DYNAMIKA RUCHU OBROTOWEGO
7 Dynamika ruchu obrotowego bry Nieznany
Dynamika ruchu obrotowego bryły sztywnej (2)

więcej podobnych podstron