Толкатель 2 скользит во втулке, наклоненной под углом α=30° к горизонту под действием диска 1 радиуса R=4 см, который катится без скольжения по горизонтальной плоскости.
Для показанного на рисунке положения механизма (точки A и C находятся на оси толкателя) определить скорость и ускорение толкателя, если vC==12 смс, aC=4 смс2.
100965501015α
R
vC
aC
2
A
1
C
vC
ve
vr
aen
ar
aк
x
y
00α
R
vC
aC
2
A
1
C
vC
ve
vr
aen
ar
aк
x
y
Нужно полное решение этой работы?
Ответ
vr=10,39 смс. ar=12,46 смс2.
Решение
Точка A толкателя в данный момент участвует в двух движениях – во вращении около точки C и поступательном движении толкателя по оси втулки. Сложность данной задачи в том, что трудно определить, какое движение является относительным, какое – переносным.
Переносным движением считаем вращение около точки C, следовательно, скорость переносного движения точки A направлена по касательной к диску. Скорость относительного движения направлена по оси толкателя. Абсолютная скорость равна скорости vC.
Тогда абсолютная скорость vабс точки A согласно теореме сложения скоростей, равна:
vабс=vC=vr+ve (1)
Для модулей, как видно из рисунка, можем написать
vrvC=cosα.
Отсюда, искомая скорость толкателя
vr=vCcosα=12∙cos30°=10,39 смс.
vr=10,39 смс.
2
. Переносное ускорение при движении точки A по окружности складывается из нормального и касательного ускорений:
ae=aeτ+aen.
По модулю
aeτ=dveτdt=0,
т.к. veτ=ve=const.
aen=ve2R=vC2sin2αR
Вектор aen направлен по радиусу к центру диска.
ae=aen.
ae=aen=vC2sin2αR.
Нам известно только линия действия относительного ускорения ar, - по оси втулки