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 18. Основы динамики системы точек.

Рассмотрим движение n свободных материальных точек относительно инерциальной системы отсчёта (рис. 53).

Рис.53.

- масса точки .

Масса всей системы:

.

Центром масс системы назовём точку С, радиус – вектор которой равен

,

где .

 Основные меры движения системы материальных точек:

1. Суммарное количество движения системы (геометрическая сумма количества движения материальных точек).

, где - скорость точки  .

Рассмотрим систему точек с постоянными массами => дифференцируя :

;

где - скорость центра масс.

Итак, 

Количество движения системы материальных точек равно количеству движения массы всей системы, сосредоточенной в центре масс.

2. Сумма моментов количества движения или кинетический момент системы:

.

представляется в виде одночлена только в случае одинаковых скоростей всех точек системы.

3. Кинетическая энергия системы:

Тоже не всегда представлена в одночленной форме.

Силы разделим на внешние и внутренние.

Внешние силы действуют со стороны масс, не входящих в систему.

Внутренние силы – силы взаимодействия между точками системы.

Обозначим:

  - суммарная внешняя сила к точке

  - суммарная сила взаимодействия точки c остальными точками системы.

Деление на внутренние и внешние силы условно.

Получим некоторые свойства внутренних сил.

Рис.54.

Рассмотрим точки и (рис. 54).

Из 3 – го закона Ньютона:

.

Внутренняя сила на точку :

.

Очевидно:

.

Итак, сумма внутренних сил и сумма моментов внутренних сил равны нулю относительно любой точки и любой оси.

Рассмотрим сумму элементарных работ внутренних сил.

Пусть  , где  ,

  - расстояние между точками .

Работа на элементарных действительных перемещениях сил взаимодействия двух точек :

.

[ - проекция на , включающая в себя знак].

Обозначим сумму элементарных работ внутренних сил :

(d – означает «на элементарных перемещениях»)

Контрольные вопросы:

1. Что называется центром масс системы материальных точек?

2. Назовите основные меры движения системы материальных точек.

3. Перечислите свойства внутренних сил системы точек?