shteyner
teoremasidan
foydalanilsa,
ixtiyoriy o‘qqa nisbatan jismning inersiya momentini
hisoblash osonlashadi:
jismning ixtiyoriy a o‘qqa nisbatan inersiya momenti, bu
o‘qqa parallel va jismning S massa markazidan o‘tgan
o‘qqa nisbatan inersiya momenti J
s
bilan jism massasi m
ni shu o‘qlar orasidagi masofaning kvadratiga ko‘paytmasining yig‘indisiga teng
(5-rasm):
J
a
= J
c
+ md
2
(31)
J
а
а
d
а
C
C
J
с
5-rasm
Buteoremaniisbotlaymiz.
4.6-rasmdaavaa
s
o‘qlarchizmatekisligigatikyo‘nalgan,
massasidmbo‘lganjismningkichikelementi
danbuo‘qlargachabo‘lganmasofalar
va
s
bi
lanbelgilangan.
Kosinuslarteoremasibo‘yicha
cos
2
2
2
0
2
c
d
d
va
J
dm
dm
md
d
x dm
a
m
c
m
m
2
2
2
2
bo‘ladi. Bu yerda x
*
=
s
sos
- jism dm elementining boshlanishi jism massa
markazida va abstsissasi a va a
s
o‘qlar bilan kesishuvchi va ular yotgan tekislikka
tik bo‘lgan koordinatalar sistemasidagi abstsissasi. Massamarkazinita’rifida (22
)
x dm
mx
c
m
(
)
0
bo‘lishi kelib chiqadi,chunki jismning massa markazi koordinata boshi bilan mos
tushadi.Shunday qilib (4.31) munosabatning to‘g‘riligi isbotlandi.
4. Sodda shaklli jismlar inersiya momentlarini hisoblashga bir necha
misollar ko‘ramiz.
1-misol. Massasi m va radiusi R bo‘lgan yupqa devorli doiraviy silindrning o‘qiga
nisbatan inersiya momenti.
Bunday silindrning hamma kichik elementlari uning massa markazi S dan
o‘tgan o‘qdan bir xil R masofada joylashgan.
Shuning uchun
J
R dm
mR
c
m
2
2
(
)
(32)
bo‘ladi.
2-misol. Massasi m va radiusi Rbo‘lgan bir jinsli yaxlit silindrning o‘qiga
nisbatan inersiya momenti.
Silindrni fikran juda ko‘p sonli umumiy o‘qli yupqa silindrlarga bo‘lamiz.
Aytaylik ulardan birortasining radiusi r, devorining qalinligi esa dr<
yaxlit silindrning inersiya momenti
dJ
c
= r
2
dm = r
2
2
rHDdr
(4.33)
Y*
a
d
a
c
dm
X*
c
6-rasm
bo‘ladi.Bu yerda N -silindr balandligi; D-uning zichligi. Yaxlit silindrning inersiya
momentini uning hamma kichik elementlari inersiya momentlarini summasini olib,
ya’ni (4.33) ifodani r bo‘yicha 0 dan R gacha integrallab topamiz:
R
c
mR
HD
R
dr
r
HD
J
0
2
2
3
2
2
1
2
,
(34)
chunki silindr massasi m=D
R
2
N.
3-Misol. Massasi m va uzunligi l bo‘ulgan bir jinsli ingichka sterjenning o‘rtasidan
o‘tgan o‘qqa nisbatan inersiya momenti. Sterjenni
fikran kichik bo‘lakchalarga bo‘lamiz. Aytaylik x -
bunday bo‘laklardan birining aylanish o‘qigacha
bo‘lgan masofasi, dx-bo‘lakchaning uzunligi. U holda
bu elementning inersiya momenti
DSdx
x
dm
x
dJ
c
2
2
(35)
bo‘ladi.Bu yerda S- sterjenning ko‘ndalang kesim
yuzasi (
l
S
); D- uning zichligi. Sterjenning bitta
yarmining inersiya momentini (4.35) ifodani x bo‘yicha
0 dan
l
/2 gacha integrallab topamiz, butun sterjenning
inersiya momenti ikki marta katta:
12
2
3
2
2
2
3
2
/
0
2
ml
l
DS
dx
x
DS
J
R
c
,
(36)
chunki sterjenning massasi m=D lS. Pirovordida m massali va R radiusli bir jinsli
sharning uning markazidan o‘tgan o‘qqa nisbatan inersiya momentini tayyor xolda
keltiramiz:
J
mR
c
2
5
2
(37)
5. Jism qo‘zg‘almas o‘q atrofida aylanganda unga ta ‘sir etayotgan kuchning
faqat bir tashkil etuvchisi, aynan troektoriyaga urinma holda qo‘yilgan tashkil
etuvchisi bu o‘qqa nisbatan moment hosil qiladi. Aslida, aylanayotgan jismning N
С
R
r
dr
H
7-rasm
m
nuqtasiga qo‘yilgan F kuchni 4.8- rasmda ko‘rsatilgandek oldin ikki tashkil
etuvchiga
ajratamiz: 0Z aylanish o‘qiga parallel (F
) va unga tik (F
). O‘z navbatida F
kuchni ham ikki tashkil etuvchiga ajratamiz: F
-
markazi 0
nuqtada bo‘lgan aylanaga urinma bo‘lgan N
nuqta harakatlanuvchi va F
n
- 0
N radius bo‘ylab
yo‘nalgan normal, ya’ni jismning aylanish o‘qiga tik
bo‘lgan. Koordinataboshi 0 ganisbatanFkuchmomenti
F
F
F
r
F
r
M
//
bo‘ladi. Chunki
O
O
O
O
r
,
va
//
F
,
va F
n
vektorlar o‘zaro kollineardir, shunday ekan ularning
vektor ko‘paytmalari nolga teng, unda
F
F
O
O
F
O
O
F
M
n
//
bo‘ladi.
Butenglikningo‘ngtomonidagibirinchiuchta
hadjismningaylanisho‘qigatikyo‘nalganvektorlardaniborat,
to‘rtinchisiesabuo‘q
bo‘yichayo‘nalganvektor. Demak, 0Z o‘qqa nisbatan F kuch momenti
pF
F
M
Z
z
(38)
ifodaga teng. Bu yerda
- kuch qo‘yilgan nuqtadan o‘qqacha bo‘lgan masofa, F
-
F kuchning
/
v
vektor yo‘nalishidagi proeksiyasi, bu yerda V - aylanuvchi
jism N nuqtasining chiziqli tezligi
*)
. Kichik dt vaqt ichida N nuqtaning siljishi
dr
Vdt
dt
d
r r
r r
ifoda bilan aniqlanadi. Bu yerda
d
- jismning dt vaqt ichidagi elementar burilishi.
Bunda jismga qo‘yilgan F kuch elementar
A = Fdr = F
dr|
ish bajaradi. Bunda
d
va
o‘zaro ortogonal’ bo‘lgani uchun
dr
=
d
va
A =
F
d
= M
z
d
= M
d
(39)
bo‘ladi.
*
ОZo’qining musbat yo’nalishi paragrafning boshida ko’rsatilgandek tanlangan.
Z
N
F
F
F
F
||
k
r
0
8-rasm
F
n
0
6. Qo‘zg‘almas OZ o‘q atrofida aylanuvchi jismning kinetik energiyasi
uchun ifoda topaylik. Aylanish o‘qidan
masofada turuvchi jismning dm massaga
ega bo‘lgan kichik elementining dW
k
kinetik energiyasi
dW
k
= 1/2
2
dm = 1/2
2
dm
ifodaga teng bo‘ladi.
Butun jismning kinetik energiyasi
W
dm
J
k
m
2
2
2
2
2
(40)
formula bilan aniqlanadi. Bu yerda J- aylanish o‘qiga nisbatan inersiya momenti.
Ko‘rsatish mumkinki ( Kyoning teoremasiga qarang), qattiq jismning erkin
harakatida uning kinetik energiyasi V
s
tezlik bilan ilgarilanma harakat qilayotgan
massa markazining kinetik energiyasi (
2
2
/
1
c
ил
k
m
W
, m - jism massasi) bilan
massa markazidan o‘tgan oniy o‘q atrofida
r
burchakli tezlik aylanayotgan
jismning aylanish kinetik energiyasi (
2
2
/
1
c
айл
k
J
W
, (J
s
-oniy o‘qqa nisbatan
jismning inersiya momenti) yig‘indisiga teng:
2
2
2
/
1
2
/
1
c
c
k
J
m
W
.
(41)
Shuni nazarda tutish kerakki, umumiy holda bu jismning massa markazi
atrofida oniy aylanish o‘qining jismga nisbatan holati vaqt o‘tishi bilan o‘zgaradi,
bunda
const
J
c
. Ammo ko‘p hollarda (masalan bir jinsli silindr yoki sharning
tekislikda tebranishida)
const
J
c
.
7. Agar qattiq jism qo‘zg‘almas o‘q atrofida
burchakli tezlik bilan
aylanayotgan bo‘lsa, uning kinetik energiyasi
W
k
=1/2
L
(42)
bo‘ladi. Bu yerda
m
dm
rV
L
- koordinata boshi uchun qabul qilingan O nuqtaga
nisbatan jismning impuls momenti. Aslida, jism kichik elementining tezligi
r
v
bo‘ladi. Shuning uchun uning kinetik energiyasi
dm
r
r
dm
dm
dW
k
v
v
v
v
2
/
1
2
/
1
2
/
1
,
chunkiuchvektorningaralashko‘paytmasihammako‘paytuvchilarningsiklikalmashtir
ishdao‘zgarmaydi. Buifodaniintegrallabbutunjismningkinetikenergiyasinitopamiz:
m
k
L
dm
W
2
1
2
1
v
r
Xulosa.
Ushbu referatda aylanma harakat kinematikasi va dinamikasi haqida fikr
yuritilgan
.
Qattiq jismning, u bilan mustahkam bog‘langan AB to‘g‘ri chiziqning
hamma nuqtalari qo‘zg‘almasdan qoladigan harakatiga jismning AB qo‘zg‘almas
o‘q atrofida aylanishi deyiladi.Qo‘zg‘almas o‘q atrofida aylanuvchi jism bitta
erkinlik darajasiga ega. Uning fazodagi holati bu jismning qandaydir shartli
tanlangan boshlang‘ich holatining aylanish o‘qi atrofida burilish burchagining
qiymati bilan to‘liq aniqlanadi. Jismning yo‘nalishi va aylanish tezligining
kinematik xarakteristikasi bo‘lib, jismning elementar burilish vektorini, bu
burilishni davom etish vaqtiga nisbatiga teng bo‘lgan kattalik – jismning burchak
tezligi xizmat qiladi.Mexanik sistemaning massa markaziga nisbatan impuls
momentidan vaqt bo‘yicha olingan hosila, sistemaga ta’sir etuvchi barcha tashqi
kuchlarning o‘sha nuqtaga nisbatan bosh momentiga teng.
Qo‘zg‘almas nuqtaga nisbatan mexanik sistemaning impuls momentidan
vaqt bo‘yicha olingan hosila, sistemaga ta’sir qiluvchi barcha tashqi kuchlarning
o‘sha nuqtaga nisbatan bosh momentiga teng.
Mexanik sistemaning o‘qqa nisbatan impuls momenti deb, ko‘rilayotgan
o‘qdan ixtiyoriy tanlangan nuqtaga nisbatan sistema impuls momenti vektorining
shu o‘qqa proeksiyasiga aytiladi. Mos xolda, o‘qqa nisbatan kuch momenti deb,
shu o‘qdan ixtiyoriy tanlangan nuqtaga nisbatan kuch momenti vektorining shu
o‘qqa proeksiyasiga aytiladi.
Do'stlaringiz bilan baham: |