Бамбукес | Bambookes
Поиск по сайту
Помогите решить

Нашли ошибку? Сообщите в комментариях (внизу страницы)

Динамика:
Аналитическая механика
§ 49. Интегралы движения, преобразование Рауса, канонические уравнения Гамильтона, уравнения Якоби — Гамильтона, принцип Гамильтона — Остроградского

Задачи по теме с решениями

49.1 Трубка AB вращается с постоянной угловой скоростью ω вокруг вертикальной оси CD, составляя с ней угол α. В трубке находится пружина жесткости c, один конец которой укреплен в точке A; ко второму концу пружины прикреплено тело M массы m, скользящее без трения внутри трубки. В недеформированном состоянии длина пружины равна AO=l. Приняв за обобщенную координату расстояние x от тела M до точки O, определить кинетическую энергию T тела M и обобщенный интеграл энергии.
РЕШЕНИЕ

49.2 Найти первые интегралы движения сферического маятника длины l, положение которого определяется углами θ и ψ.
РЕШЕНИЕ

49.3 Гироскопический тахометр установлен на платформе, вращающейся с постоянной угловой скоростью u вокруг оси ζ. Определить первые интегралы движения, если коэффициент жесткости спиральной пружины равен c, моменты инерции гироскопа относительно главных центральных осей x, y, z соответственно равны A, B и C, причем B=A; силы трения на оси z собственного вращения гироскопа уравновешиваются моментом, создаваемым статором электромотора, приводящим во вращение гироскоп; силами трения на оси прецессии y пренебречь.
РЕШЕНИЕ

49.4 Материальная точка M соединена с помощью стержня OM длины l с плоским шарниром O, горизонтальная ось которого вращается вокруг вертикали с постоянной угловой скоростью ω. Определить условие устойчивости нижнего вертикального положения маятника, период его малых колебаний при выведении его из этого положения и обобщенный интеграл энергии. Массой стержня пренебречь.
РЕШЕНИЕ

49.5 Уравновешенный гироскоп в кардановом подвесе движется по инерции. Определить кинетическую энергию системы и первые интегралы уравнений движения, если момент инерции внешней рамки относительно неподвижной оси вращения ξ равен Jξ, моменты инерции внутренней рамки относительно главных центральных осей x, y, z равны J x, J y, J z, а соответствующие моменты инерции гироскопа — Jx, Jy и Jz (Jx=Jy).
РЕШЕНИЕ

49.6 Гироскоп установлен в кардановом подвесе. Вокруг осей ξ и у вращения рамок подвеса действуют моменты внешних сил Mξ и Му. Игнорируя циклическую координату φ, найти 1) дифференциальные уравнения движения для координат φ и θ, 2) гироскопические члены. (См. рисунок к задаче 49.5)
РЕШЕНИЕ

49.7 Составить функцию Гамильтона и канонические уравнения движения для математического маятника массы m и длины l, положение которого определяется углом φ отклонения его от вертикали. Проверить, что полученные уравнения эквивалентны обычному дифференциальному уравнению движения математического маятника.
РЕШЕНИЕ

49.8 Материальная точка массы m подвешена с помощью стержня длины l к плоскому шарниру, горизонтальная ось которого вращается вокруг вертикали с постоянной угловой скоростью ω (см. рисунок к задаче 49.4). Составить функцию Гамильтона и канонические уравнения движения. Массу стержня не учитывать.
РЕШЕНИЕ

49.9 Вертикальное положение оси симметрии волчка, вращающегося относительно неподвижной точки O под действием силы тяжести, определяется углами α и β. Исключив циклическую координату φ(угол собственного вращения), составить для углов α и β функции Рауса и Гамильтона. Масса волчка равна m, расстояние от его центра масс до точки O равно l, момент инерции относительно оси симметрии z равен C, а относительно осей x и у равен A.
РЕШЕНИЕ

49.10 Пользуясь результатами, полученными при решении предыдущей задачи, составить для канонических переменных Гамильтона дифференциальные уравнения малых колебаний волчка около верхнего вертикального положения.
РЕШЕНИЕ

49.11 Положение оси симметрии z волчка, движущегося относительно неподвижной точки O под действием силы тяжести, определяется углами Эйлера, углом прецессии ψ и углом нутации θ. Составить функцию Гамильтона для углов ψ, θ и φ (угол собственного вращения) и соответствующих импульсов, если m — масса волчка, l — расстояние от его центра масс до точки O, C — момент инерции относительно оси z, A — момент инерции относительно любой оси, лежащей в экваториальной плоскости, проходящей через точку O.
РЕШЕНИЕ

49.12 В условиях предыдущей задачи составить канонические уравнения движения волчка.
РЕШЕНИЕ

49.13 Свободная точка единичной массы движется в вертикальной плоскости xy под действием силы тяжести. Составить дифференциальное уравнение в частных производных Якоби — Гамильтона и найти его полный интеграл (ось y направлена вертикально вверх).
РЕШЕНИЕ

49.14 Пользуясь результатами, полученными при решении предыдущей задачи, и свойствами полного интеграла уравнения Якоби — Гамильтона, найти первые интегралы уравнений движения точки.
РЕШЕНИЕ

49.15 Физический маятник массы M вращается вокруг неподвижной горизонтальной оси. Момент инерции маятника относительно этой оси равен J, расстояние от центра масс маятника до оси равно l. Составить дифференциальное уравнение Якоби — Гамильтона, найти его полный интеграл и первые интегралы движения маятника (нулевой уровень потенциальной энергии взять на уровне оси маятника).
РЕШЕНИЕ

49.16 Движение волчка, имеющего одну неподвижную точку O, определяется углами Эйлера ψ, θ и φ. Пользуясь результатами решения задачи 49.11, составить уравнение в частных производных Якоби — Гамильтона и найти полный интеграл его.
РЕШЕНИЕ

49.17 Концы струны закреплены в неподвижных точках А и B, расстояние между которыми равно l. Считая, что натяжение Т струны одинаково во всех точках, определить действие по Гамильтону для малых колебаний струны. Предполагается, что колебания происходят в одной вертикальной плоскости xy и что на струну действуют только силы натяжения, линейная плотность струны равна ρ.
РЕШЕНИЕ

49.18 Пользуясь принципом Гамильтона-Остроградского и результатами решения предыдущей задачи, составить дифференциальное уравнение колебаний струны.
РЕШЕНИЕ

49.19 Абсолютно гибкая однородная и нерастяжимая нить длины l подвешена за один конец в точке O. Определить действие по Гамильтону для малых колебаний нити около вертикали, происходящих под действием силы тяжести. Масса единицы длины нити равна ρ.
РЕШЕНИЕ

49.20 Пользуясь принципом Гамильтона-Остроградского и результатами решения предыдущей задачи, составить дифференциальное уравнение малых колебаний подвешенной за один конец нити.
РЕШЕНИЕ

49.21. Пользуясь принципом Гамильтона-Остроградского, составить дифференциальное уравнение продольных колебаний тонкого стержня, заделанного на одном конце и с массой m на другом конце и получить граничные условия. Плотность материала стержня ρ, модуль продольной упругости E, площадь поперечного сечения F, длина l.
РЕШЕНИЕ

49.22. Составить дифференциальное уравнение крутильных колебаний стержня, заделанного на одном конце, с диском на другом конце. Плотность материала стержня ρ, модуль сдвига G, поперечное сечение -круг радиуса r, длина стержня l. Момент инерции диска J.
РЕШЕНИЕ

49.23. Пользуясь принципом Гамильтона - Остроградского, составить дифференциальное уравнение поперечных колебаний шарнирно опертой балки, а также получить граничные условия. Плотность материала балки ρ, модуль продольной упругости E, площадь поперечного сечения F, момент инерции поперечного сечения J, длина балки l.
РЕШЕНИЕ

49.24. Пользуясь принципом Гамильтона - Остроградского, получить граничные условия в задаче о поперечных колебаниях консольной балки длины l.
РЕШЕНИЕ

49.25. Пользуясь принципом Гамильтона - Остроградского, составить уравнения малых колебании системы, состоящей из консольной балки длины l и груза массы m, прикрепленного к балке и к основанию пружинами жесткости c. Плотность материала балки ρ, модуль продольной упругости E, площадь поперечного сечения F, момент инерции поперечного сечения J.
РЕШЕНИЕ

Суббота 10.12.2016

Интересное
Яндекс.Метрика

Copyright BamBookes © 2016