Плоскопараллельное движение тела

Физика → Теоретическая механика → Сложное движение точки и тела → Задача 189)

Условие задачи

Кривошип OA=r=40 см кривошипно-шатунного механизма (рис. 225, а) вращается с угловой скоростью ω=25 рад/сек. Длина шатуна, приводящего ползун В в возвратно-поступательное движение вдоль горизонтальных направляющих, равна AB=l=100 см. Определить скорость ползуна В в тот момент, когда кривошип OA образует с горизонталью угол α=30°.

<< задача 188 || задача 190 >>

Решение 1 (при помощи мгновенного центра скоростей)

1. Изобразим на рис. 225, б расчетную схему. Схематично покажем кривошип OA и шатун АВ в заданном положении. Ползун В, двигающийся поступательно, можно отождествить с точкой В.

2. Замечаем, что кривошип совершает вращательное движение, ползун В движется поступательно, а шатун АВ совершает плоскопараллельное движение.

3. Скорость vA точки А направлена перпендикулярно к кривошипу OA (по касательной к окружности, которую описывает точка А). Ее числовое значение
vA = ωr = 25*0,4 = 10 м/сек.

Скорость vB точки В направлена вдоль прямой ВО.

Проведем из точек А и В прямые, перпендикулярные к направлениям скоростей vA и vB. Найдем в точке их пересечения С мгновенный центр скоростей шатуна.

Определение скорости ползуна

Решение 2 (графическим методом)

1. Построим в масштабе μl=2,22 см/мм схему кривошипно-шатунного механизма в заданном положении (рис. 226).

2. Скорость vA=10 м/сек точки А изобразим отрезком AK=18 мм. Значит масштаб скоростей
μv = 10 м/сек / 18 мм = 0,555 м/(сек*мм).

3. Из точки В построим вектор Bb=vA (вектор Bb равен вектору АК и параллелен отрезку АК). Из точки b построим до пересечения с линией BO (направлением скорости vB) отрезок ba, перпендикулярный к ВА. Получившийся на линии BO вектор Ba изображает искомую скорость vB.

4. Измерив длину отрезка Ba, найдем, что Ba=12 мм. Следовательно, числовое значение скоростей точки В
vB = μv*Ba = 0,555 м/(сек*мм) * 12 мм = 6,66 м/сек.

5. Как видно, между результатом, вычисленным при помощи мгновенного центра скоростей (6,75), и результатом, найденным при графическом решении (6,66), имеется расхождение, равное 0,09 (абсолютная ошибка). Следовательно, относительная ошибка, допущенная в графическом решении, составляет
0,09*100/6,75 = 1,34%.