Курс Лекций. Теоретическая механика

1. Структура теоретической механики. Основы статики
2. Условия равновесия произвольной системы сил.
3. Уравнения равновесия твёрдого тела.
4. Плоская система сил.
5. Частные случаи равновесия твёрдого тела.
6. Задача о равновесии бруса.
7. Определение внутренних усилий в стержневых конструкциях.
8. Основы кинематики точки.
9. Естественные координаты.
10. Формула Эйлера.
11. Распределение ускорений точек твёрдого тела.
12. Поступательное и вращательное движения.
13. Плоскопараллельное движение.
14. Сложное движение точки.
15. Основы динамики точки.
16. Дифференциальные уравнения движения точки.
17. Частные виды силовых полей.
18. Основы динамики системы точек.
19. Общие теоремы динамики системы точек.
20. Динамика вращательного движения тела.

Лекция 9. Естественные координаты.

Рассмотрим систему координатных осей, определяемую траекторией точки (рис.36).

Рис.36.

.

Единичный вектор касательной к траектории (S – длина дуги М₀М):

, где  .

Дифференцируя  по S:  ,

где  - единичный вектор главной нормали; и направлен в сторону вогнутости;

кривизна. (k = 0 - прямая); - радиус кривизны.

Единичный вектор бинормали :

.

образуют правую тройку ортогональных единичных векторов. Они определяют направление естественных (натуральных) осей в том месте траектории, где находится движущаяся точка.

соприкасающаяся

Очевидно, проекция на ось : (может иметь разные знаки – зависит от направления S).

Для ускорения:

;

Но: ;

Очевидно, проекции ускорения на естественные оси:

на касательную: ;

на главную нормаль:

на бинормаль: 0

Таким образом, ускорение лежит в соприкасающейся плоскости (рис. 37).

Рис.37.

Задача.

Контрольные вопросы:

1. Какие основные отличия естественной системы координат от декартовой?

2. Назовите проекции скорости точки в естественных координатах.

3. Какова последовательность определения радиуса кривизны траектории точки?