Материал: ДИНАМИКА

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

 

 

v

 

=

drk

=

drk

q

 

 

 

 

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

dq

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

v2

 

1

N

 

r

2

 

 

1

 

Ф = k k

=

 

k

 

 

k

q2 =

 

B(q)q2

 

 

 

 

 

k =1

2

 

2 k =1

 

 

q

 

 

 

2

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

r

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B(q) = k

 

k

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k =1

 

 

q

 

 

 

 

 

 

B

 

2 B

 

q2

B(q) = B0

+

 

q +

 

2

 

 

 

+...

 

 

 

 

 

q 0

 

q

 

 

0

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(7)

(8)

(9)

376

Ф =

1

bq

2

(10)

 

 

2

 

 

 

 

 

Рассмотрим механическую систему, на которую действуют только потенциальные и диссипативные силы, и запишем для этой системы теорему о кинетической энергии в следующем виде

dT

N

dAП

N

dAФ

 

 

=

k

+

k

(11)

 

 

 

dt

k=1

dt

k=1

dt

 

N

dAП

= Q

П

dq

= −

П

q = −

 

k

 

 

 

(12)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

k =1

dt

 

 

dt

 

 

dt

377

N

dAkФ

Ф dq

 

Ф

2

 

 

 

 

=Q

 

 

= −

 

q = −B(q)q

= −2Ф

(13)

k=1

dt

 

dt

 

q

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя (12) и (13) в (11) имеем

 

 

 

 

dT

= −

2Ф

 

1

 

 

dt

dt

 

 

 

 

 

Ф =

B(q)q 2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

d(T + П)

 

 

 

 

 

= −2Ф

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

(14)

(15)

при отсутствии внешнего возмущения, удвоенное значение диссипативной функции равно скорости убывания полной механической энергии системы.

Для консервативной системы (Ф = 0) из (15) получаем хорошо известное соотношение Т +

П = const.

378

3.62.Свободные движения механической системы

сучетом сил сопротивления

 

 

 

 

d

T

T

 

= −

 

Ф

 

 

 

 

 

 

 

q

 

q

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

q

 

 

 

 

 

 

1

aq2

 

 

1

 

сq2

 

 

 

1

bq2

T =

 

П(q) =

 

 

 

Ф =

 

2

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

T

= 0,

 

 

 

T

= aq,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d T

= aq,

 

П

= сq

Ф

= bq.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt q

 

q

q

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1)

(2)

(3)

379

Подставим эти значения производных в уравнение Лагранжа (1)

q + 2nq + k2q = 0

где k2 = c/a, 2n = b/a.

(4)

Постоянная k – круговая частота собственных колебаний системы без учета сил сопротивления, а постоянная n = b/2a называется коэффициентом затухания. Размерность n такая же, как и круговой частоты.

2 + 2n + k 2 = 0

(5)

Характеристическое уравнение (5) имеет два корня

1,2

 

 

 

 

 

 

= −n n

2

k

2

(6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

380