Lebih banyak pada Mekanik?

Lebih banyak pada Mekanik?
Anonim

Jawapan:

Lihat di bawah.

Penjelasan:

Kami akan menggunakan formulasi Euler Lagrange yang dipanggil

# d / dt ((partialL) / (separa dot q_i)) - (separa L) / (separa q_i) = Q_i #

di mana #L = T-V #. Dalam latihan ini kita ada # V = 0 # jadi #L = T #

Memanggil # x_a # pusat koordinat silinder kiri dan # x_b # yang rigth, kita ada

# x_b = x_a + R costheta + Lcosalpha #

Di sini # sinalpha = R / Lsintheta # jadi menggantikan # alpha #

# x_b = x_a-R costheta + sqrt L ^ 2 - R ^ 2 sin ^ 2theta #

sekarang terbit

#dot x_b = dot x_a + Rsin (theta) dot theta - ((R ^ 2cos (theta) sin (theta)) / sqrt (L ^ 2-R ^ 2sin ^ 2 (theta)

tetapi

# T = 1/2 J (omega_a ^ 2 + omega_b ^ 2) + 1 / 2m (v_a ^ 2 + v_b ^ 2) #

Di sini # J # adalah momentum inersia mengenai pusat jisim. Juga,

# v_a = dot x_a = R dot theta #

#omega_a = dot theta #

jadi, selepas penggantian dan panggilan #xi (theta) = 1- (Rcos (theta)) / sqrt (L ^ 2-R ^ 2sin ^ 2 (theta)) # kita ada

# T = 1/2 (J + mR ^ 2) (1+ (1 + sin (theta) xi (theta)) ^ 2) dot theta ^ 2 #

Kami memilih # theta # sebagai koordinat yang umum. Jadi kita akan mengurangkan # F # bertindak dalam koordinat # x # kepada kuasa setara dalam # theta #. Tindakan koordinat ini beralih dengan bijak supaya kita memerlukan momentum umum mengenai titik hubungan di lantai, iaitu

#Q_ (theta) = FR (1+ sintheta) #

Persamaan pergerakan diperolehi selepas

(1 + sin (theta) xi (theta)) (cos (theta) xi (theta) + sin (theta) xi '(theta)) dot theta ^ 2 + 1 + sin (theta) xi (theta)) ^ 2) ddot theta) = FR (1 + sin (theta)) # sekarang menyelesaikan #ddot theta #

# ddottheta = (FR (1 + sin (theta)) - (J + mR ^ 2) (1 + sin (theta) xi (theta)) (cos (theta) xi (theta) theta)) dottheta ^ 2) / ((J + mR ^ 2) (1+ (1 + sin (theta) xi (theta)) ^ 2)) #

Dilampirkan dua plot. Pertunjukan pertama # theta # evolusi dan yang kedua adalah untuk # dottheta #

Nilai parameter:

# R = 0.5, J = 1, m = 1, L = 2 # Daya yang digunakan ditunjukkan dalam warna merah.