Определение ускорений точек A и B и угловое ускорение звена АВ

3. Определение ускорений точек A и B и угловое ускорение звена АВ.

Определяем  и .

С помощью теоремы об ускорениях точек плоской фигуры определяем ускорение точки В:

.

Т.к. кривошип О₁А вращается равномерно, то ускорение точки А направлено к центру О₁ и равно

см/с².

Центростремительное ускорение точки В во вращательном движении шатуна АВ вокруг полюса А направлено от точки В к точке А и равно

0,43=19,43 см/с².

Откладываем от точки В в соответствующем масштабе ускорение полюса . Из конца вектора  строим вектор , проводя его параллельно ВА. Через конец вектора  проводим прямую JK, перпендикулярную ВА, т.е. параллельную вращательному ускорению . Однако определить ускорение  этим построением невозможно, т.к. его направление неизвестно.

Чтобы найти ускорение точки В, необходимо выполнить второе построение, рассматривая эту точку как принадлежащую О₂В. В этом случае

 

Центростремительное ускорение точки В:

 см/с².

Откладываем от точки В вектор , направив его к центру О₂. Через конец вектора  проводим прямую LN перпендикулярно О₂В, т.е. параллельно вращательному ускорению  .

Точка пересечения этой прямой с JK определяет концы векторов  ,

Измерением на чертеже получаем

80 см/с².

49 см/с².

Т.к. =АВ, то угловое ускорение звена АВ

/АВ=49/45=1,09 рад/с².

4)Определение положения мгновенного центра ускорений звена АВ.

Примем точку А за полюс. Тогда ускорение точки В

Строим параллелограмм ускорений при точке В по диагонали  и стороне . Сторона параллелограмма  выражает ускорение точки В во вращении АВ вокруг полюса А. Ускорение  составляет с отрезком АВ угол , который можно измерить на чертеже.

Направление вектора  относительно полюса А позволяет определить направление , в данном случае соответствующее направлению часовой стрелки Отложив угол  от векторов  и  в этом направлении и проводя два луча, найдем точку их пересечения - мгновенный центр ускорений звена АВ.

5) Определение ускорения точки М.

Найдем ускорение точки М с помощью МЦУ.

Ускорения точек плоской фигуры пропорциональны их расстояниям до мгновенного центра ускорений:

_.

Подставив расстояния, определенные по чертежу

К7. Определение абсолютной скорости и абсолютного ускорения точки

Дано:

OM=Sr(t)=25sin(t/3);

4c

a=25см

v-?

a-?

Положение точки М на теле D определяется расстоянием Sr=ОМ.

При 4c Sr=25 sin(4/3)= -21,65 см.

Абсолютную скорость точки М найдем как геометрическую сумму относительной и переносной скоростей:

 

Модуль относительной скорости , где  dSr/dt=25cos(t/3) /3

При t=4c -13,08см/с.

13,08см/с.

Отрицательный знак у  показывает, что вектор направлен в сторону убывания Sr.

Модуль переносной скорости =, где

-радиус окружности L, описываемой той точкой тела, с которой в данный момент совпадает точка М,

-модуль угловой скорости тела.

Найдем .

Рассмотрим прямоугольный треугольник .

АМ=ОА-ОМ.

АМ=25-21,65=3,35см.

=25см.

По теореме Пифагора имеем:

=25,22см.

Найдем .

, где

=d/dt =4t-0,5

При t=4c =15,5рад/с.

Знак ”+” у величины  показывает, что вращение тела D происходит в ту же сторону, в которую ведется отсчет угла .

Тогда модуль переносной скорости

==390,91 см/с.

Модуль абсолютной скорости v найдем способом проекций.

Через точку М проводим оси X и Y.

Из треугольника :

=AM/ 

=3,35/25,22=0,13

Тогда

1,704 см/с

403,86см/с.

Значит v =

403,86см/с.

Абсолютное ускорение точки М равно геометрической сумме относительного, переносного и кориолисова ускорений.

, где в свою очередь

Относительное движение.

Это движение происходит по закону Sr(t)=25sin(t/3);

Модуль относительного касательного ускорения ,

где =d²Sr/dt=

При t=4c 23,72см/с².

23,72см/с².

Модуль относительного центростремительного ускорения =0, т.к. радиус кривизны относительной траектории стремится к бесконечности.

Переносное движение.

Это движение происходит по закону

Модуль переносного вращательного ускорения , где

= - модуль углового ускорения тела D

d²/dt²=4рад/с²

Знаки у  и  одинаковые. Значит вращение тела D ускоренное.

Тогда  см/с²

Модуль переносного центростремительного ускорения

=6059,1 см/с².

Кориолисово ускорение.

Модуль кориолисова ускорения определяем по формуле

, где

- угол между вектором  и осью вращения (вектором ).

В нашем случае =, т.к. ось вращения перпендикулярна плоскости вращения тела D.

Тогда 12118,21 см/с².

Направление вектора найдем по правилу Н.Е.Жуковского: т.к. вектор  лежит в плоскости, перпендикулярной оси вращения, то повернем его на  в направлении , т.е. против хода часовой стрелки.

Модуль абсолютной скорости v найдем способом проекций.

Через точку М проводим оси X и Y.

+

=100,88+23,72-6059=-663,3см/с².

18174,22см/с².

=18186,32см/с².

Ответ: 13,08см/с =390,91 см/с. 403,86см/с.

23,72 см/с²,  см/с², =6059,1 см/с², 12118,21 см/с², =18186,32