3 svar
191 visningar
MrPotatohead 8208 – Moderator
Postad: 12 aug 2025 10:36 Redigerad: 12 aug 2025 10:40

Uttryck för masscentrums acceleration då en boll rullar utan glidning

Tydligen gäller att

aMC=αra_{MC} = \alpha r

för en boll utan glidning. Hur kommer man fram till det?

v→MC=ω→×r→\vec{v}_{MC} = \vec{\omega} \times \vec{r}

a→MC=ω→˙×r→+ω→×r→˙\vec{a}_{MC} = \dot{\vec{\omega}} \times \vec{r} + \vec{\omega} \times \dot{\vec{r}}

För att det ska stämma behöver den andra termen i det sista uttrycket bli 0. Jag vet att kontaktpunken är momentant i vila, men ej varför den försvinner?


Ett annat resonemang är tydligen: 

Låt kontaktpunkten vara p: 

v→p=v→MC+ω→×r→\vec{v}_{p} = \vec{v}_{MC} +\vec{\omega} \times \vec{r}

Den är är vila så hela HL är 0. Då blir helt enkelt

vp=ωrv_p = \omega r.

(Notera att tecknena faktiskt blir korrekt, negativ rotation ger positiv hastighet och viceversa)

Men här dyker det också upp en r˙\dot{r} enligt produktregeln om vi deriverar. 

Jag tror jag blandar ihop något. Tacksam för hjälp. 

PATENTERAMERA 8792
Postad: 12 aug 2025 10:43

r är väl bollens radie, som jag antar är en konstant. r-prick blir noll.

MrPotatohead 8208 – Moderator
Postad: 12 aug 2025 10:58 Redigerad: 12 aug 2025 11:00

Så tänkte jag med, men vad har det med glidning att göra? Sker det en riktningsförändring av r på något sätt då? Hmm.

PATENTERAMERA 8792
Postad: 12 aug 2025 17:24

Om A och B är två punkter i en stel kropp så har vi generellt dessa sambandsformler.

v→B=v→A+ω→×AB→ (I).

a→B=a→A+α→×AB→+ω→×ω→×AB→ (II).

Låt nu speciellt B = p vara den punkt på bollen som momentant har kontakt med marken och låt A = c vara bollens centrum.

AB→=cp→=-Re→z. R är bollens radie.

No-slip-villkor betyder att v→p=0.

(I) ger då att

v→c=ω→×Re→z (1).

Vi deriverar (1) map tiden och får

a→c=α→×Re→z+ω→×dRe→zdt=α→×Re→z (2).

Om vi sedan utnyttjar (II) och (2) så får vi att

a→p=ω→×ω→×-Re→z (3).

Om vi nu har

ω→=ωxe→x+ωye→y+ωze→z

α→=αxe→x+αye→y+αze→z,

så kan du sätta in detta i (1), (2) och (3) och se vad du får i slutändan.

Svara
Close