Alisher navoiy nomidagi samarqand davlat universiteti mexanika-matematika fakulteti mexanika kafedrasi
Download 418.61 Kb. Pdf ko'rish
|
talabalar mustaqil ishlarini tashkil etish ularni bajarish va nazorat qilish
- Bu sahifa navigatsiya:
- MEXANIKA KAFEDRASI KMIT – 1 (kinematika) NAZARIY MEXANIKADAN 5-MUSTAQIL ISHNI
- Samarqand davlat universiteti o’quv-uslubiy kengashining 2012 yil 4-iyundagi 8-raqamli majlisi bayonnomasi bilan tavsiya etilgan
- 2. Nuqtaning harakat tezligi va tezlanishi. Nuqta trayektoriyasining egrilik radiusi
- Sinov savollari
O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI ALISHER NAVOIY NOMIDAGI SAMARQAND DAVLAT UNIVERSITETI MEXANIKA-MATEMATIKA FAKULTETI MEXANIKA KAFEDRASI KMIT – 1 (kinematika) NAZARIY MEXANIKADAN 5-MUSTAQIL ISHNI TASHKIL ETISH, TOPSHIRIQLAR VA ULARNI BAJARISH BO’YICHA USLUBIY QO’LLANMA Samarqand – 2012 2
3
O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI ALISHER NAVOIY NOMIDAGI SAMARQAND DAVLAT UNIVERSITETI MEXANIKA-MATEMATIKA FAKULTETI MEXANIKA KAFEDRASI KMIT – 1 (kinematika) NAZARIY MEXANIKADAN 5-MUSTAQIL ISHNI TASHKIL ETISH, TOPSHIRIQLAR VA ULARNI BAJARISH BO’YICHA USLUBIY QO’LLANMA Samarqand davlat universiteti o’quv-uslubiy kengashining 2012 yil 4-iyundagi 8-raqamli majlisi bayonnomasi bilan tavsiya etilgan Samarqand – 2012 4 УДК 531.2(07) ББК 22.21 № 18
Nazariy mexanika fanidan 5-mustaqil ishni tashkil etish, topshiriqlar va ularni bajarish bo’yicha uslubiy qo’llanma. KMIT – 1 (kinematika). – Samarqand: SamDU nashri, 2012.
Tayyorlovchilar: t.f.d., prof.Xudoynazarov X.X.,
f.-m.f.n., dots. Buranov X.M.
Mazkur uslubiy qo’llanma mexanika ta’lim yo’nalishida tahsil olayotgan talabalar mustaqil ishlarini tashkil etish, topshiriqlar va ularni bajarish bo’yicha me’yoriy hujjat sifatida amal qiladi.
Uslubiy qo’llanma Mexanika kafedrasi professor-o’qituvchilari, magistrant va talabalarga mo’ljallangan. Alisher Navoiy nomidagi Samarqand Davlat universiteti, 2012 5
Mavzu: NUQTA KINEMATIKASI 1. Nuqta harakatining berilish usullari
Nuqta harakati davomida qoldirgan iziga uning trayektoriyasi deyiladi. Nuqtaning harakati uning fazodagi yoki tekislikdagi vaziyati bilan vaqt oralig’idagi bog’lanishni ifodalovchi harakat qonunining berilishi bilan to’la aniqlanadi. Nuqta harakati – koordinat, vektor va tabiiy usullarda berilishi mumkin. Bu harakat usullari bir-biriga ekvivalentdir. 1) Koordinatalar usuli
Bu usulda M moddiy nuqtaning harakati xyz dekart koordinatalari sistemasida uchta bir qiymatli, uzluksiz va differensiallanuvchi ) ( ), ( ), ( t z z t y y t x x (1) funksiyalarning berilishi bilan aniqlanadi (1-rasm).
Keltirilgan (1) tenglamalar nuqta trayektoriyasining parametrik tenglamalari bo’lib, nuqtaning harakat tenglamalari deyiladi.
Nuqtaning trayektoriya tenglamasini topish uchun
(1) tenglamalardan t vaqtni yo’qotib 0 )
( , 0 ) , ( 2 1
x f y x f
(2) ko’rinishdagi bog’lanishlarni hosil qilish kerak.
Nuqtaning Oxy tekisligidagi harakati ikkita bir qiymatli, uzluksiz va differensiallanuvchi
,
funksiyalarning berilishi bilan aniqlanadi va bu holda uning trayektoriya tenglamasi 0 , y x f
ko’rinishda bo’ladi. 2) Vektor usul
Moddiy nuqtaning harakati bu usulda berilganda uning radius vektori r (1-
rasm) t vaqtning funksiyasi sifatida qaraladi, ya’ni t r r
Nuqtaning radius–vektori r va uning dekart koordinatalari orasidagi bog’lanish
(3) 6 tenglik bilan ifodalanadi, bu yerda z y x k j i , , , , koordinat o’qlarining birlik vektorlari.
3) Tabiiy usul
Nuqta harakati tabiiy usulda berilganda istalgan t vaqt uchun uning trayektoriyadagi vaziyati t s s
tenglikdan aniqlanadi, bunda 0
s boshlang’ich vaziyatdan egri chiziq bo’ylab hisoblanuvchi yoy uzunligi (yoy koordinatasi) (2-rasm). Nuqta harakati tabiiy usulda berilishi uchun quyidagilar ma’lum bo’lishi kerak: a) Nuqta trayektoriyasi; b) Trayektoriyaning sanoq boshlanadigan nuqtasi, hamda harakatning musbat va manfiy yo’nalishlari; c) Nuqtaning trayektoriya bo’ylab (4) ko’rinishdagi harakat qonuni.
Tezlik nuqta vaziyatining vaqt birligi ichida o’zgarishini xarakterlaydi k j i dt r d z y x , bunda tezlik vektorining qo’zg’almas dekart koordinatalar sistemasi o’qlaridagi proyeksiyalari: z dt dz y dt dy x dt dx z y x ; ;
(5) formulalardan aniqlanadi.
Tezlik vektorining moduli va yo’nalishi quyidagicha topiladi: , cos ; cos
; cos
, 2 2 2 z y x z y x (6)
bu yerda , , - tezlik vektori ning x,y,z koordinata o’qlari musbat yo’nalishi bilan hosil qilgan burchaklaridir.
Tezlik vektori doimo traektoriyaga urinma bo’ylab yo’naladi.
Moddiy nuqta harakati tabiy usulda berilganda uning tezligi 7
ds
ga teng. Bu yerda - yoy koordinatasi s ning o’sish tomoniga yo’nalgan birlik vektori (2-rasm), v - tezlik vektorining urinma yo’nalishiga proyeksiyasi bo’lib s dt ds formula bilan aniqlanadi. Agar 0 bo’lsa, moddiy nuqta s koordinatasining qiymatlari o’sish tomoniga qarab harakatlanadi. Agar 0
bo’lsa, nuqta s yoy koordinatasining qiymatlari kamayadigan tomonga qarab harakatlanadi. Harakatdagi moddiy nuqtaning tezlanishi tezlik vektoridan vaqt bo’yicha olingan birinchi hosilasiga yoki
radius-vektordan vaqt bo’yicha ikkinchi tartibli hosilasiga teng. Tezlanish tezlikning vaqt birligi ichidagi o’zgarishini xarakterlaydi va k w j w i w dt r d dt d w z y x 2 2 formula bilan hisoblanadi. Tezlanish vektorining qo’zg’almas dekart koordinata o’qlaridagi proyeksiyalari . ; ; 2 2 2 2 2 2 z dt z d dt dv w y dt y d dt dv w x dt x d dt dv w z z y y x x
(7) kabi topiladi, ya’ni nuqta tezlanishining koordinata o’qlaridagi proyeksiyalari tezlik vektori proyeksiyalarining vaqt bo’yicha olingan birinchi tartibli hosilalariga, yoki nuqtaning mos koordinatalaridan vaqt bo’yicha olingan ikkinchi tartibli hosilalariga teng.
Tezlanishning moduli va yo’nalishi . cos
; cos
; cos
, / / / 2 2 2 w w w w w w w w w w z y x z y x
(8) formulalar yordamida aniqlanadi. Bu yerda 1 1
, , - tezlanish vektorining x,y,z koordinata o’qlari bilan hosil qilgan burchaklaridir. Tezlanish vektori hamma vaqt trayektoriyaning botiqlik tomoniga qarab yo’nalgan. Nuqta harakati tabiiy usulda berilganda tezlanish vektori urinma va narmal tezlanishlarning vektorli yig’indisiga teng (3-rasm), ya’ni .
w w w
Tezlanishning urinma yo’nalishiga proyeksiyasi 8
dv w ga teng va uning qiymati
,
2 2
w v w v w v v v v dt d dt dv w z z y y x x z y x
(9) formula bilan aniqlanadi. Urinma tezlanish tezlik vektorining vaqt birligi ichidagi miqdor jihatdan o’zgarishini harakterlaydi. Normal tezlanish 2
w n
(10)
formula yordamida topiladi. Bu yerda - trayektoriyaning egrilik radiusi. Ko’pincha (10) formuladan trayektoriyaning egrilik radiusining qiymatini aniqlashda foydalaniladi . 2
w v
Normal va urinma tezlanishlar berilganda tezlanishning kattaligi va yo’nalishi quyidagicha topiladi w w n w w w w w w w n n ^ , cos ; ^ , cos
, 2 2 .
Yuqoridagi (10) formula trayektoriyaning egrilik radiusi qiymatini aniqlash uchun ishlatilgan vaqtda normal tezlanishning qiymati 2 2 w w w n
formula bilan hisoblanadi. Topshiriq: M nuqtaning berilgan harakat tenglamalari asosida,uning trayektoriya tenglamasi, vaqtning 1
paytida traektoriyadagi vaziyati, tezligi, to’la tezlanishi, urinma va normal tezlanishlari, tegishli nuqtada trayektoriyaning egrilik radiusi topilsin. Natijalar shaklda tasvirlansin 3. Topshiriqni bajarish tartibi 1. Trayektoriya tenglamasini topish va uni dekart koordinatalari sistemasida qurish.
2. Vaqtning istalgan payti uchun tezlik va tezlanish vektorining koordinat o’qlaridagi proyeksiyalari, kattaliklari va yo’naltiruvchi kosinuslarini topish. 3. Nuqtaning boshlang’ich t=0 va berilgan vaqtdagi 1
t , hamda to’xtash jaylaridagi vaziyatlarini trayektoriyada ko’rsatish. Harakatning va to’xtash joylari oraliqlarida nuqta harakatining yo’nalishlarini aniqlash, hamda nuqtaning trayektoriya bo’ylab harakat qonunini vaqtga bog’liq ravishda aniqlash.
trayektoriyaga urinma va
normal yo’nalishlariga proyeksiyalarini topish hamda trayektoriyaning egrilik radiusini aniqlash.
9
1
payti uchun tezlikning va tezlanishning kattaligi, ularning dekart koordinatalari sistemasi o’qlaridagi proyeksiyalari, urinma va normal tezlanishlar qiymatlari, egrilik radiusi qiymatini hisoblash. 6. Yuqorida olingan natijalarni chizmada ko’rsatish. 4. Topshiriqni bajarish namunasi Berilgan: 2 2
sin 3 3 ; 3 cos 3 1
y t x , (11) bunda
sek t 1 1 ; . , sm y x
Yechish. 1. (11) harakat tenglamalari parametrik ko’rinishdagi trayektoriya tenglamasidir, bunda parametr – t. Trayektoriyaning dekart koordinatalaridagi tenglamasini topish uchun (11) dan t ni yo’qotish kifoya. Buning uchun ularni quyidagicha yozib olamiz , 3
3 3 ; 3 cos
3 1 2 2 t y t x
bu yerdan ushbuni hosil qilishi qiyin emas: 2 2 2 3 3 1 y x .
(12) Bu radiusi 3 sm va markazining koordinatalari (1;3) nuqtada bo’lgan aylana tenglamasadir (Rasm-4).
tezlikning dekart koordinatalari o’qlaridagi proyeksiyalarini topamiz. . 3 cos 2 , 3 sin
2 2 2 t t v t t v y x
(13)
Bular asosida v tezlikning moduli va yo’naltiruvchi kosinuslarini topamiz: . 3
0 ^ , cos , 3 sin 0 ^ , cos
2 3 cos 4 3 sin 4 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 t v v y v t v v x v t t t t t v v v y x y x
(14) Nuqta tezlanishi vektori w ning koordinata o’qlaridagi proyeksiyalarini topish uchun (13) tenglamalardan t vaqt bo’yicha birichi tartibli hosila olamiz: ; 3 sin 3 2 3 cos
2 ; 3 cos 3 2 3 sin
2 2 2 2 2 2 2 t t t w t t t w y x
10
; 9 4 1 2 3 sin 3 2 3 cos
3 cos
3 2 3 sin 2 4 2 2 / 1 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
t t t t t t w w w y x
(15) tezlanish vektorining yo’naltiruvchi kosinuslari quydagicha topiladi: ; 3
3 2 3 cos 9 4 1 1 0 ^ , cos ; 3 cos 3 2 3 sin 9 4 1 1 0 ^ , cos 2 2 2 4 2 2 2 2 4 2 t t t t w w y w t t t t w w x w y x
(15 1 ) 3. Yuqorida keltirilganlarga ko’ra v tezlik vektorining traektoriyaga o’tkazilgan urinmadagi proyeksiyasi
ga teng, bu erda s=s(t) – yoy koordinatasining o’zgarishi, ya’ni nuqtaning trayektoriya bo’ylab harakat qonuni. Nuqta harakati koordinat usulda berilganda s(t) noma’lum bo’lganligidan uni aniqlash zaruriyati kelib chiqadi. vektori doimo s yoy koordinatasining o’sish tomoniga qarab yo’nalganligi uchun
va
v o’zaro quyidagicha bog’langan 0. agar
, 0, agar , ds v ds v v
(16)
Bu yerda 0
ayni vaqtda harakatning musbat yo’nalishda (soat strelkasi harakatiga qarshi) bo’layotganligini, 0
esa ayni vaqtda harakatning manfiy yo’nalishda (saot strelkasi harakati bo’yicha) bo’layotganligini ko’rsatadi.
Nuqta trayektoriya bo’ylab to’xtab – to’xtab harakat qilishi mumkin, lekin harakat yo’nalishi birinchi to’xtaguncha va to’xtashlar oraliqlarida o’zgarmaydi. To’xtashdan keyin nuqta o’z harakatini ilgarigi yo’nalishda davom ettiradi yoki teskari yo’nalishga o’zgartiradi. Shuning uchun ham nuqtaning to’xtaydigan paytlarini va joylarini aniqlash zarur. Bu esa nuqta to’xtalganida uning tezligi nolga teng bo’lishi shartidan topiladi, ya’ni , 0 t v bundan 0 1
. Demak, nuqta tinch holatdan harakatga keladi va tezligini musbat yo’nalishda vaqtga proporsional ravishda oshirib boradi. Bu yerdan esa vaqtning ixtiyoriy qiymatida
2 ekanligi kelib chiqadi. Bu tenglikni vaqt bo’yicha noldan t gacha integrallasak nuqtaning trayektoriya bo’ylab harakat qonuni kelib chiqadi, ya’ni . 2 2 2 ) ( 2 2 0 0
t dt t dt v t s t t
4. Yuqorida keltirilgan formulaga asosan nuqta tezlanishining trayektoriyaga o’tkazilgan urinmadagi proyeksiyasi 2
ga teng. 11
Tezlanishning moduli 2 2 n w w w bo’lgani uchun normal tezlanish quyidagicha topiladi 2 2 2 4 2 2 2 2 3 4 4 9 4 1 4 t t w w w n .
Yuqorida topilganlarga asosan egrilik
radiusini topish
qiyinchilik tug’dirmaydi ; 3
4 4 2 2 2 2 2 sm t t w v n
1 /
sek payti uchun tegishli formulalardan quyidagilarni topamiz: . /
, 5 3 3 sin
1 2 1 ; 299
, 4 2 3 3 3 3 sin
3 3 1 ; 5 , 2 2 3 1 3 cos 3 1 1 sek sm v sm y sm x x
; / 57 , 14 9 4 1 2 1 ; / 26 , 8 3 2 1 2 3 sin
3 2 3 cos 2 1 ; / 01 , 12 3 2 3 2 3 cos
3 2 3 sin 2 1 ; / 28 , 6 2 1 ; / 14 , 3 3 cos
1 2 1 2 2 2 2 s sm w s sm w s sm w sek sm v sek sm v y x y
; / 57 , 14 3 4 1 ; / 28 , 6 / 2 14 , 3 2 1 2 2 2 2
sm w s sm s sm w n
3 .
sistemalaridagi proyeksiyalari 4-rasmda keltirilgan.
12
5. Mustaqil bajarish uchun topshiriqlar
Topshiriqni bajarish paytida bajarish tartibiga amal qilish tavsiya etiladi. №
y, sm t, sek №
y, sm t, sek 1.
t A 2 sin t B 2 cos 1 16 t A
2 3t Bt
1 2 t A 3 2 sin
B 3 2 cos
1 17 2 3 cos 2
A
B 3 sin 1 3 t A 2 cos t B 2 sin 1 18 t A 2 sin 2 2 cos 2
B
1 4 2 2 cos t A
2 2 sin
t B
1 19 2 4 At t
1
t Asin
B cos
5
1 20 2 6 cos t A
7 6 sin
2 t B
1 6 t A 2 sin t B 2 cos 1 21 A t 2 4 Bt 3
1 7 3 At
3 2 t Bt
1 22 3
Atg
3 2 cos
t B
1 8 t Ae
Be
1 23 t A 3 sin 2
B 3 cos 1 9 2 3 cos t A
t 6 sin 1 24 At
B 3 cos 1 10 At 2
2 3 3 t Bt
1 25 t A 6 sin 2
B 6 cos 6
1 11 5 6 sin 2
A
B 6 cos 1 26 t Atg 4
t B 2 cos 4 5
1 13
12 4
1
B
1 27 t A 3 sin 2
B 3 cos 5
1 13 2 3 cos 5
2
sin t B
1 28 2 6 cos 8
A
7 6 sin
8 2
B
1 14 2 3 cos t A
B 6 cos 1 29 t A 6 sin 2
B 6 cos 6
1 15 t A 6 sin t B 3 cos 1 30 t B t A 3 cos cos 3
t cos
3
1
1. Qanday koordinat sistemalarini bilamiz? 2. Nuqta harakatining berilish usullari. 3. Nuqta trayektoriyasi. 4. Nuqta tezligini dekart koordinatalar sistemasida aniqlash. Tezlikning proyeksiyalari, moduli va yo’nalishi. 5. Nuqta tezligini qutb koordinatalari sistemasida aniqlash. Tezlikning radial va transversal tuzuvchilari. 6. Trayektoriya bo’ylab harakat qonunini topish. 7. Nuqta harakati tabiiy usulda berilganda uning tezligini aniqlash. 8. Nuqta tezlanishini dekart koordinatalar sistemasida aniqlash. Tezlanishning proyeksiyalari, moduli va yo’nalishi. 9. Nuqta tezlanishini qutb koordinatalari sistemasida aniqlash. Tezlanishning radial va transversal tuzuvchilari. Qutb usulida tezlanish yo’nalishini aniqlash. 10. Nuqta harakati tabiiy usulda berilganda uning tezlanishini aniqlash. Tezlanishning normal va urunma tuzuvchilari. 11. Trayektoriyaning egrilik radiusini topish. 14
Adabiyotlar
1. Aziz-Qoriyev S.Q., Yangurazov Sh.X. Nazariy mexanikadan masalalar yechish metodikasi. I-qism. – T.: «O’qituvchi», 1974. 2. Meshcherskiy I.V. Nazariy mexanikadan masalalar to’plami. - T.: O’qituvchi, 1989. 3. Rashidov T., Shoziyotov Sh., Mo’minov Q.B. Nazariy mexanika asoslari. - T.: «O’qituvchi», 1990. 4. O’rozboyev M.T. Nazariy mexanika asosiy kursi, - T.: «O’qituvchi», 1966. 5. Yablonskiy A.A.Sbornik zadaniy dlya kursovix rabot po teoreticheskoy mexanike. M.: Visshaya shkola, 1972. 6. Targ S.M. Kratkiy Kurs teoreticheskoy mexaniki. - M.: «Nauka», 1974. 15
(mustaqil ish jildini rasmiylashtirish namunasi) SAMARQAND DAVLAT UNIVERSITETI
Mexanika kafedrasi
NAZARIY MEXANIKA
fanidan
MUSTAQIL IShI
Mavzu: Nuqta kinematikasi
Bajardi 203-guruh
talabasi:
Davirova Xurriyat
Variant № ___
Ma’ruza o’qituvchisi:
dots. Yalg’ashev B.F.
Amaliyot o’qituvchisi:
ass. Nishonov O’.A. Mustaqil ish olingan sana
Mustaqil ish topshirilgan sana
Samarqand – 2012 16
Download 418.61 Kb. Do'stlaringiz bilan baham: |
ma'muriyatiga murojaat qiling