Сложное движение точки Лекция 4
Движение точки, исследуемое одновременно по отношению к основной и подвижной системам отсчета, называют сложным.
Введём следующие понятия Движение точки по отношению к подвижной системе отсчет называется относительным. Кинематические характеристики этого движения называются соответственно относительной скоростью и относительным ускорением.
Движение, совершаемое подвижной системой отсчета и всеми неизменно связанными с нею точками пространства по отношению неподвижной системе называется переносным, соответственно и характеристики движения будут называться переносной скоростью и переносным ускорением.
Зависимость между абсолютной , относительной и переносной скоростями точки в сложном ее движении устанавливает теорема о сложении скоростей.
Теорема Абсолютная скорость точки равна геометрической сумме относительной и переносной скоростей
Доказательство продифференциро вав по времени это векторное уравнение, получим
где причем и - полные производные, есть абсолютная скорость точки М; скорость точки О/. Показать рисунок
Согласно формуле Бура, Здесь представляет собой относительную скорость точки М. Показать рисунок
Таким образом, Поскольку вектор переносной скорости точки М Показать рисунок
Показать рисунок
здесь векторов и - полные производные и , записанные для неподвижной системы координат. Показать рисунок
Воспользовавшись формулой Бура, имеем Показать рисунок
Так как получаем: или Показать рисунок
где есть ускорение Кориолиса. Показать рисунок
Предпоследняя формула выражает теорему о сложении ускорений, или кинематическую теорему Кориолиса: абсолютное ускорение точки является векторной суммой трех ускорений: относительного, переносного и ускорения Кориолиса.
Модуль ускорения Кориолиса, если угол между векторами и обозначить , будет равен
Направление вектора определяется правилом векторного умножения либо правилом Жуковского согласно которого следует
Спроектировать вектор относительной скорости на плоскость, перпендикулярную оси переносного вращения и повернуть эту проекцию в этой же плоскости на 900 в сторону переносного вращения.
Ускорение Кориолиса равно нулю в следующих случаях: т. е. переносное движение поступательное; т. е. в те моменты времени, когда в относительном движении точка останавливается, например, при изменении направления относительного движения; т. е.