Файл: Мещерский И.В. Сборник задач по теоретической механике (1975).pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 29.06.2024

Просмотров: 5592

Скачиваний: 12

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

этой направляющей и вес противовеса Q так, чтобы система находилась в безразличном равновесии. При горизонтальном положении моста противовес С находится на прямой OS.

Р

уравнение

направляющей

Ответ: Q — —^.

в

полярных

координатах

г,

#:

г2 = 2 (I -

2 У!

a cos ft) r + 4 j/"2

a/ - Р - 8а2.

а

52.14

(1175).

Исследовать

устойчивость

вертикального положения равновесия «обра-

К задаче 52.13.

щенного»

двойного

маятника,

изображенного

на

чертеже. Маятник может

быть

схематизиро-

ван

в

виде

двух

материальных

точек

масс

ту

и тъ

связанных

стержнями длиной

и 4-

вертикальном

положении

равновесия

'

пружины

(жесткости

их

^ и с2)

5

wwl t

\tn

не напряжены.

Ответ: Условия

устойчивости

i vwv

<

имеют

вид

hcs

i 1/77

i

^

A

vwv

e

< да

К< 1+ <*)/,-

ah

h

(ml+mi)g]-[c1l1~rnJg]>c\l1l2.

h

1

1

w w

52.15 (1176). Исследовать ус-

1

ч.

А

/

тойчивость

вертикального

поло-

жения равновесия системы маят-

К задаче 52.14.

К задаче 52 15.

ников,

изображенной

на

чертеже;

длина

стержня

первого

маятника

4й,

второго

ЪН и

третьего 2/г. Массы всех маятников и жесткости

пружин

одинаковы

и соответственно

равны

тис.

Расстояния точек

прикрепления пружин

от центров

тяжести

масс

равны

h.

Массой

В

стержней пренебречь, а массы т

рассматривать

как

материальные

/* ЛЛЛЛ1

точки;

когда

маятники находятся

в

вертикальном

положении, пру-

жины не напряжены.

Ответ: Условия

устойчивости

имеют

вид

i

-f

+

1 ЗОт^ск* - 24m3g3hz > 0.

К

задаче 52.16.

К задаче 62.17.

52.16

(1177). В маятнике пал-

лографа груз Ж подвешен на

стержне (Ш, свободно проходящем

через вращающийся цилиндрик О

и шарнирно соединенном в точке А с коромыслом АО\> вращающимся

около

оси

Ох-

Длина

коромысла

г,

расстояние

от центра

тяжести

404


груза до шарнира А равно /; расстояние ООх = h. Исследовать устойчивость вертикального положения равновесия маятника. Размерами груза и весом стержней пренебречь.

Ответ: При ]/77>/z — r положение равновесия устойчиво; при

—г неустойчиво.

52.17(1178). Прямолинейный проводник, по которому течет ток

силой

ib

притягивает

параллельный ему провод АВ, по которому

течет ток силой i2. Провод АВ

имеет

массу

т; к нему присоединена

пружина жесткости с;

длина каждого

из проводов /. При отсутствии

в проводе АВ

тока расстояние между проводами равно а. Определить

положения

равновесия

системы и исследовать их устойчивость.

У к а з а н и е .

Сила

взаимодействия

двух

параллельных

проводников

с токами ij

и 1г длиной

I, отстоящих

на

расстоянии d друг от друга, опреде-

ляется

по формуле

F =

- ~ / .

Ответ:

При

a =

Q j

имеются два

положения равновесия:

а

-ш fа2

а . -. f аг

Jfi = -s"— I/

4 — а

и

л ' г = у + 1 '

"4—а >

x

i отвечает

устойчивому

положению

равновесия, хг — неустойчивому. При а > а 2 / 4

положений

равновесия

нет. При

а = а2/4 имеем

единственное положение равно-

весия,

которое неустойчиво.

s

§53. Малые колебания системы с одной степенью свободы

53.1(1243). Жесткий стержень ОВ длиной / может свободно качаться на шаровом шарнире около конца О и несет шарик весом Q на другом конце. Стержень удерживается в горизонтальном положении посредством нерастяжимого вертикального шнура длиной h. Расстояние

ОА = а. Если шарик оттянуть

перпендикулярно к плоскости чертежа

и затем отпустить, то система начнет ко-

лебаться.

Пренебрегая массой

стержня,

определить

период малых колебаний си-

стемы.

Ответ: Г =

К задаче 53.1.

К задаче S3.2.

53.2 (1244). Определить период малых колебаний астатического маятника, употребляемого в некоторых сейсмографах для записи колебаний почвы. Маятник состоит изжесткого стержня длиной /,

405


несущего на конце массу т, зажатую между двумя горизонтальными пружинами жесткости с с закрепленными концами. Массой стержня пренебречь и считать пружины в положении равновесия ненапряженными.

Ответ: Т =

---f

mI

53.3(1245). Маятник состоит из жесткого стержня длиной /, несущего массу m на своем конце. К стержню прикреплены две пружины жесткости с на расстоянии а от его верхнего конца; противоположные концы пружин закреплены. Пренебрегая массой

стержня, найти период малых колебаний маятника.

Ответ: Т =

V

2сая* g

ml* '

53,4 (1246). Предполагая, что маятник, описанный в предыдущей задаче, установлен так, что масса т расположена выше точки под-

\0 Т

V/,

К задаче 53.3=

веса, определить условие, при котором вертикальное положение равновесия маятника устойчиво, и вычислить период малых колебаний

маятника.

Ответ:

о2 ~>~ _ •

ml*

g

I

К задаче 53.5.

63.5

(1247). Цилиндр

диа-

метром

d и

массой т может

катиться без скольжения по горизонтальной плоскости. Две одинаковые пружины жесткости с прикреплены посредине его длины на расстоянии а от оси цилиндра; противоположные концы пружин закреплены. Определить период малых колебаний цилиндра.

406


53.6. Определить период малых колебаний метронома, состоящего

из маятника

и

добавочного подвижного груза Q массы т. Момент

инерции

всей

системы относительно горизонтальной оси вращения

изменяется путем смещения подвижного груза

G. Масса маятника М;

расстояние

центра

тяжести

маятника

от

оси вращения

О равное; расстояние

00=s;

момент инерции маятника от-

носительно оси вращения Jo.

Ответ:

s0—ms)g '

53.7 (1249). Тело, подве-

шенное

на двух вертикальных

нитях длиной / каждая, рас-

стояние

между

которыми 2а,

закручивается

вокруг

верти-

кальной

оси, лежащей

в плос- К задаче 53.6.

К задаче 53.7.

кости нитей

и

равноудаленной

от них (бифилярный подвес). Радиус инерции тела относительно оси вращения р. Найти период малых колебаний.

Ответ: T = 2ir-£-

а

53.8 (1250). Круглый обруч подвешен к трем неподвижным точкам тремя одинаковыми нерастяжимыми нитями длиной / так, что плоскость

обруча горизонтальна. Нити в положении

равновесия

обруча

вертикальны

и

делят

\0

окружность обруча на три равные части.

Найти

период

малых

колебаний

обруча

вокруг оси, проходящей через центр об-

руча.

Ответ:

Т = 2

53.9

(1251). Тяжелая

квадратная плат-

форма

ABCD

массы

М

подвешена

на

четырех упругих канатах, жесткости с

каждый, к неподвижной точке О, от- d

стоящей

в положении

равновесия

систе-

К задаче 53.9,

мы на

расстоянии

/

по

вертикали

от

центра

Е

платформы.

Длина

диагонали

платформы

а. Определить

период

вертикальных

колебаний системы.

Ответ: Т = '.

М

I

с

16/2

407


53.10 (1252). Уголок, составленный из тонких однородных

стерж-

ней

длиной

/ и 2/ с углом

между

стержнями

90°,

может вращаться

вокруг точки О. Определить период малых ко-

лебаний уголка

около

положения

равновесия.

Ответ: 7=2 . Ц уТ=7,53 | / Т .

53.11

(1253). Определить период малых сво-

бодных

колебаний

маятника

веса Q, ось вра-

щения

которого образует

угол р с горизонталь-

ной плоскостью. Момент инерции маятника

относительно

оси вращения J, расстояние центра

тяжести

от

оси

вращения

s.

К задаче

53.10.

Ответ: Т = !

Qs cos p "

53.12 (1254). В приборе

для

регистрации

вертикальных колеба-

ний

фундаментов машин груз весом Q, закрепленный

на вертикальной

. .

.

-

пружине,

коэффициент

жест-

i—1

JI

кости

которой

cv

шарнирно

|

-

соединен

со

статически

урав-

J -

- '

—Ег

новешенной

стрелкой,

выпол-

j

ненной в виде ломаного ры-

wwwvy>в..

чага с моментом инерции J

д

}

относительно

оси

вращения О

и

отжимаемой

к

равновесно-

1-и -л

му

положению

горизонтальной

1

''г- - О -~i

пружиной

с

коэффициентом

жесткости сг. Определить пе-

риод

свободных

колебаний

сгрелки около ее

вертикально-

К задаче 53.12.

го

равновесного

положения,

если ОА = а

и

ОВ — Ъ. Раз-

мерами груза и влиянием первоначального натяжения пружины пренебречь.

Ответ: 7 = 2

53.13 (1256). Амортизационное устройство может быть схематизировано в виде материальной точки массы т, соединенной п пружинами жесткости с с вершинами правильного многоугольника. Длина каждой пружины в ненапряженном состоянии а, радиус окружности, описанной около многоугольника, Ъ. Определить частоту горизонтальных свободных колебаний системы, расположенной в горизонтальной плоскости.

У к а з а н и е . Для вычисления потенциальной энергии с точностью до величин второго порядка малости включительно следует определить удлинение пружин с той же степенью точности.

г., 1 Гпс 2Ь'—а

Ответ: *=]/ gs-g—.

408