Svoboda | Graniru | BBC Russia | Golosameriki | Facebook
Главная > ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА. TОМ ТРЕТИЙ (Г. ЛАМБ)
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

На практике на колебания динамической системы влияют в большен или меньшей степени разного рода диссипативные силы. Для получения количественного представления об этом влиянии обычно в уравнения вводят силы трения, пропорциональные обобщенным скоростям. Этот метод знаком читателю, встречавшему его при рассмотрении случая вынужденных колебаний системы с одной степенью свободы (\”Динамика“, § 94).

Во многих случаях, когда происхождение диссипативных сил известно, члены, представляющие эти силы в уравнениях в обобщенных координатах, будут особого типа, завися от некоторой функции скоростей. Предположим, например, что на материальную точку $m$ действует сила сопротивления, пропорциональная скорости точки, так что ее уравнения движения будут:
\[
m \ddot{x}+k \dot{x}=X, m \ddot{y}+k \dot{y}=Y, m \ddot{z}+k \dot{z}=Z .
\]

При составлении обобщенных уравнений движения мы помножили их соответственно на
\[
\frac{\partial x}{\partial q_{r}}, \frac{\partial y}{\partial q_{r}}, \frac{\partial z}{\partial q_{r}}
\]

и сложили. Из равенства (1) § 73 следует, что эти множители соответственно равны количествам
\[
\frac{\partial \dot{x}}{\partial \dot{q}_{r}}, \frac{\partial \dot{y}}{\partial \dot{q}_{r}}, \frac{\partial \dot{z}}{\partial \dot{q}_{r}} .
\]

Следовательно, в дополнение к членам, полученным прежде в (5) § 77 , мы имеем теперь выражение:
\[
\frac{1}{2} \frac{\partial}{\partial \dot{q}_{r}} \sum k\left(\dot{x}^{2}+\dot{y}^{2}+\dot{z}^{2}\right)
\]

Далее предположим, что любые материальные точки $m_{1}, m_{2}$ действуют друг на друга с силами, пропорциональными относительной скорости. В уравнении движения точки $m_{1}$ будем иметь тогда члены:
\[
k\left(\dot{x}_{1}-\dot{x}_{2}\right), k\left(\dot{y}_{1}-\dot{y}_{2}\right), k\left(\dot{z}_{1}-\dot{z}_{2}\right),
\]

а в уравнениях движения точки $m_{2}$ члены:
\[
k\left(\dot{x}_{2}-\dot{x}_{1}\right), k\left(\dot{y}_{2}-\dot{y}_{1}\right), k\left(\dot{z}_{2}-\dot{z}_{1}\right) .
\]

Если умножим выражения (3) на $\frac{\partial \dot{x}_{1}}{\partial \dot{q}_{r}}, \frac{\partial \dot{y}_{1}}{\partial \dot{q}_{r}}, \frac{\partial \dot{z}_{1}}{\partial \dot{q}_{r}}$, а выражения (4) на $\frac{\partial \dot{x}_{2}}{\partial \dot{q}_{r}} ; \frac{\partial \dot{y}_{2}}{\partial \dot{q_{r}}}, \frac{\partial \dot{z}_{2}}{\partial \dot{q}_{r}}$, и сложим, то в конце концов получим результат:
\[
\frac{1}{2} \frac{\partial}{\partial \dot{q}_{r}} \sum k\left\{\left(\dot{x}_{1}-\dot{x}_{2}\right)^{2}-\left(\dot{y}_{1}-\dot{y}_{2}\right)^{2}+\left(\dot{z}_{1}-\dot{z}_{2}\right)^{2}\right\} .
\]

Следовательно, во всех таких случаях уравнения малых колебаний имеют в обобщенных координатах вид:
\[
\frac{d}{d t} \frac{\partial T}{\partial \dot{q}_{r}}+\frac{\partial F}{\partial \dot{q}_{r}}+\frac{\partial V}{\partial q_{r}}=0,
\]

где $F$ представляет однородную квадратичную функцию обобщенных скоростей, именно:
\[
2 F=b_{11} \dot{q}_{1}^{2}+b_{22} \dot{q}_{2}^{2}+\ldots+2 b_{12} \dot{q_{1}} \dot{q_{2}}+\ldots ;
\]

кроме того, эта функция существенно положительна.
Если уравнения (6) умножим на $\dot{q}_{r}$ и сложим $n$ полученных таким образом равенств, то найдем:
\[
\frac{d}{d t}(T+V)=-2 F \text {. }
\]

Следовательно, функция $2 F$ измеряет скорость, с которой механическая энергия системы уменьшается вследствие рассматриваемых сопротивлений. Она была введена в теорию колебаний Рэлеем ${ }^{1}$ ) n названа им „диссипативной функцией ( „функция рассеяния“). Термин „диссипативность\” предложил Кельвин.

Categories

1
Оглавление
[email protected]