Вращательное движение твердого тела. Линейная скорость. Векторная формула Эйлера.

Скорость точки при вращательном движении как векторное произведение – определяется выражением , которое описывает и величину, и направление скорости. Величина (модуль) этого векторного произведения: Таким образом:

Векторное произведение угловой скорости и радиус-вектора полностью определяет величину и направление скорости точки при вращательном движении.

Вращательное ускорение точки как векторное произведение – определяется выражением , которое описывает и величину, и направление вращательного ускорения.

Величина (модуль) этого векторного произведения: Таким образом: .

Направление вектора рассматриваемого векторного произведения можно установить по определению векторного произведения или по правилу правой руки.

Формулы Эйлера – с помощью раскрытия векторного произведения для скорости точки можно получить общие аналитические выражения для этой скорости через координаты рассматриваемой точки при произвольной расположении оси вращения в пространстве:

Отсюда получаются аналитические формулы для проекций скоростей точки:

60 Вращательное движение твердого тела. Ускорение точки.

Скорость точки при вращательном движении твердого тела: траектория точки известна (окружность радиуса R – расстояние точки до оси вращения), можно применить формулу для определения скорости точки при естественном задании движения: . Дуговая координата связана с радиусом окружности: . Тогда проекция скорости

на касательную к окружности :. Расчетной формулой является выражение для модуля скорости: . Вектор скорости направлен перпендикулярно радиусу в сторону дуговой стрелки угловой скорости. Как следует из формулы, скорость точки пропорциональна расстоянию ее до оси вращения (радиусу вращения).

Ускорение точки при вращательном движении твердого тела: траектория точки известна, можно применить

формулы для определения ускорений точки при естественном задании движения:

Тогда проекции ускорения на касательную к окружности и нормаль: . Расчетной формулой является выражение для касательного ускорения: . Вектор этого ускорения, называемого вращательным ускорением направлен перпендикулярно радиусу в сторону дуговой стрелки углового ускорения.

Нормальное ускорение называется осестремительным ускорением , его направляют по радиусу к оси вращения независимо от направления дуговой стрелки угловой скорости.

Полное ускорение точки есть векторная сумма этих ускорений:

Угол между направлением полного ускорения и радиусом от величины радиуса не зависит и равен:

61 Равномерное и равнопеременное вращение.

Равномерное вращение – угловая скорость не изменяется по величине.

Равнопеременное вращение – угловое ускорение не изменяется по величине.