ŠROUBOVÝ A PROSTOROVÝ POHYB ROTAČNĚ SYMETRICKÉHO TĚLESA



Podobné dokumenty
Obr.94. Tečná reakce T r musí být menší nebo rovna třecí síle F t

Teoretické úlohy celostátního kola 53. ročníku FO

Technická mechanika - Statika

FYZIKA I. Pohyb setrvačníku. Prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. Prof. Ing. Libor Hlaváč, Ph.D. Doc. Ing. Irena Hlaváčová, Ph.D. Mgr. Art.

Modelování kmitavých soustav s jedním stupněm volnosti

4 Spojovací a kloubové hřídele

Elektronický učební text pro podporu výuky klasické mechaniky pro posluchače učitelství I. Mechanika hmotného bodu

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

ŠROUBOVÉ SPOJE VÝKLAD

ROTAČNÍ KVADRIKY. Definice, základní vlastnosti, tečné roviny a řezy, průsečíky přímky s rotační kvadrikou

Euklidovský prostor Stručnější verze

I Mechanika a molekulová fyzika

excentrický klikový mechanismus, vyvažování klikového mechanismu, torzní kmitání, vznětový čtyřválcový motor

Projekty do předmětu MF

Téma: Světlo a stín. Zpracoval Doc. RNDr. Zdeněk Hlaváč, CSc

ELEKTRICKÉ SVĚTLO 1 Řešené příklady

Kapka kapaliny na hladině kapaliny

MATEMATIKA Charakteristika vyučovacího předmětu 2. stupeň

CVIČENÍ č. 3 STATIKA TEKUTIN

Edita Kolářová ÚSTAV MATEMATIKY

Matematika - Prima. množiny zavedení pojmů množina, prvek, sjednocení, průnik, podmnožina

Základy matematiky kombinované studium /06

Kapitola 2. o a paprsek sil lze ztotožnit s osou x (obr.2.1). sil a velikost rovnou algebraickému součtu sil podle vztahu R = F i, (2.

Pohyb elektronu ve zkříženém elektrickém a magnetickém poli a stanovení měrného náboje elektronu

Západočeská univerzita v Plzni. Fakulta aplikovaných věd Katedra matematiky. Geometrie pro FST 1. Pomocný učební text

ELEKTRICKÉ SVĚTLO 1 Řešené příklady

3. Způsoby namáhání stavebních konstrukcí

Řešené úlohy ze statistické fyziky a termodynamiky

FAKULTA STAVEBNÍ MATEMATIKA II MODUL 2 STUDIJNÍ OPORY PRO STUDIJNÍ PROGRAMY S KOMBINOVANOU FORMOU STUDIA

1 Tuhé těleso a jeho pohyb

KLASICKÁ MECHANIKA. Předmětem mechaniky matematický popis mechanického pohybu v prostoru a v čase a jeho příčiny.

ROČNÍKOVÁ PRÁCE Tříúběžníková perspektiva

K přednášce NUFY028 Teoretická mechanika prozatímní učební text, verze Spojitá prostředí: rovnice struny Leoš Dvořák, MFF UK Praha, 2014

4. Lineární nerovnice a jejich soustavy

9. Úvod do teorie PDR

Obsah. 2 Moment síly Dvojice sil Rozklad sil 4. 6 Rovnováha 5. 7 Kinetická energie tuhého tělesa 6. 8 Jednoduché stroje 8

F - Mechanika tuhého tělesa

Práce, energie a další mechanické veličiny

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STROJNICKÁ A STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA PROFESORA ŠVEJCARA, PLZEŇ, KLATOVSKÁ 109. Josef Gruber MECHANIKA I STATIKA

FAKULTA STAVEBNÍ VUT V BRNĚ PŘIJÍMACÍ ŘÍZENÍ PRO AKADEMICKÝ ROK

. Opakovací kurs středoškolské matematiky podzim 2015

KOMPLEXNÍ ČÍSLA INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

Mechanika - kinematika

Program: Analýza kinematiky a dynamiky klikového mechanismu čtyřdobého spalovacího motoru

Střední škola automobilní Ústí nad Orlicí

A B C D E F 1 Vzdělávací oblast: Matematika a její aplikace 2 Vzdělávací obor: Matematika 3 Ročník: 6. 4 Klíčové kompetence.

Ideální krystalová mřížka periodický potenciál v krystalu. pásová struktura polovodiče

Astronomická pozorování

7 Analytické vyjádření shodnosti

Dynamika tuhých těles

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ PRŮVODCE GB01-P03 MECHANIKA TUHÝCH TĚLES

MECHANIKA TUHÉHO TĚLESA

2.5 Rovnováha rovinné soustavy sil

Rychlostní a objemové snímače průtoku tekutin

2.2 VÁLEČKOVÝ DOPRAVNÍK

Geometrie pro FST 2. Plzeň, 28. srpna 2013, verze 6.0

Inovace předmětů studijních programů strojního inženýrství v oblasti teplotního namáhání

TUHÉ TĚLESO. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

6. Střídavý proud Sinusových průběh

FYZIKA I. Rovnoměrný, rovnoměrně zrychlený a nerovnoměrně zrychlený rotační pohyb

Světlo v multimódových optických vláknech

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ

Sestavení pohybové rovnosti jednoduchého mechanismu pomocí Lagrangeových rovností druhého druhu

Základní škola Fr. Kupky, ul. Fr. Kupky 350, Dobruška 5.2 MATEMATIKA A JEJÍ APLIKACE MATEMATIKA A JEJÍ APLIKACE Matematika 6.

Mechanismy. Vazby členů v mechanismech (v rovině):

Geodetické polohové a výškové vytyčovací práce

Část 3. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič, MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

I. STEJNOSMĚ RNÉ OBVODY

ŠROUBOVÉ PLOCHY. 1. Základní úlohy na šroubových plochách.

6. Statika rovnováha vázaného tělesa

1.7. Mechanické kmitání

Geometrické těleso je prostorově omezený geometrický útvar. Jeho hranicí, povrchem, je uzavřená plocha.

Nauka o důlních škodách II. díl

Mária Sadloňová. Fajn MATIKA. 150 řešených příkladů (vzorek)

Digitální učební materiál

MATEMATIKA rozšířená úroveň

Funkce zadané implicitně

Připravil: Roman Pavlačka, Markéta Sekaninová Dynamika, Newtonovy zákony

Řešení úloh 1. kola 60. ročníku fyzikální olympiády. Kategorie D Autor úloh: J. Jírů. = 30 s.

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

Obr. 1 Stavební hřebík. Hřebíky se zarážejí do dřeva ručně nebo přenosnými pneumatickými hřebíkovačkami.

ŠROUBOVICE. 1) Šroubový pohyb. 2) Základní pojmy a konstrukce

Kinematika tuhého tělesa. Pohyb tělesa v rovině a v prostoru, posuvný a rotační pohyb

VIBRAČNÍ DIAGNOSTIKA ZÁKLADNÍCH ZÁVAD STROJŮ


Podklady k 1. cvičení z předmětu KME / MECH2

Ele 1 elektromagnetická indukce, střídavý proud, základní veličiny, RLC v obvodu střídavého proudu

Clemův motor vs. zákon zachování energie

Zdeněk Halas. Aplikace matem. pro učitele

Momenty setrvačnosti a deviační momenty

DIPLOMOVÁ PRÁCE OPTIMALIZACE MECHANICKÝCH

Obsahové vymezení Vyučovací předmět Matematika zpracovává vzdělávací obsah oboru Matematika a její aplikace z RVP

6.2.1 Zobrazení komplexních čísel v Gaussově rovině

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které

Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ mechanismy. Přednáška 5

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STROJNICKÁ A STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA PROFESORA ŠVEJCARA, PLZEŇ, KLATOVSKÁ 109. Josef Gruber MECHANIKA

b=1.8m, c=2.1m. rychlostí dopadne?

Frézování ozubených kol

(3) Zvolíme pevné z a sledujme dráhu, kterou opisuje s postupujícím časem koncový bod vektoru E v rovině z = konst. Upravíme vztahy (2) a (3)

Řešení testu 1b. Fyzika I (Mechanika a molekulová fyzika) NOFY listopadu 2015

Transkript:

ŠROUBOVÝ A PROSTOROVÝ POHYB ROTAČNĚ SYMETRICKÉHO TĚLESA Zpracoval Doc. RNDr. Zdeněk Hlaváč, CSc Pojem šroubového pohybu Šroubový pohyb je definován jako pohyb, jejž lze ve vhodném referenčním bodě rozložit na unášivý posuv po přímce a druhotnou rotaci kolem téže přímky. Tuto přímku nazýváme osou šroubového pohybu(zkráceně osou šroubu). Pro rotačně symetrické těleso se možnost šroubového pohybu zajistí jeho uložením do prostorové rotačně-posuvné vazby realizované dvěma(úzkými) radiálními ložisky, popřípadě jedním širokým radiálním ložiskem. Taková vazba tělesu odebere 4 stupně volnosti, takže šroubový pohyb je pohybem obecně se dvěma stupni volnosti. Jedná se oužzmíněnýposuvvosešroubuarotacikolemtéžeosy. Poznámka: Rovinný pohyb, při kterém se jeden bod tělesa pohybuje po přímce lze v tomto bodě rozložit na unášivý posuv po této přímce a(narozdíl od šroubového pohybu) druhotnou rotaci kolem osy na tuto přímku kolmé. V technické praxi se šroubový pohyb často realizuje přes dotýkající se závitové plochy šroubu a matice(tedy rámu). Jedná se o tzv. šroubovou kinematickou dvojici, jež kromě rotačně-posuvné vazby zajišťuje kinematickou závislost unášivého pohybu a druhotné rotace šroubového pohybu. Šroubový pohyb realizovaný šroubovou kinematickou dvojicí je pohyb pouze s jedním stupněm volnosti, kdy unášivý posuv a druhotná rotace jsou vázány vztahem, definujícím konstantní úhel β stoupání závitu. Rozvineme-li závit β x s r ϕ 2 π r Obrázek 1: do roviny, máme situaci znázorněnou na obr. 1. Jestliže s[m] je stoupání závitu, r[m] poloměrzávitu, x[m]posuvvosešroubuaϕ[rad]úhelnatočenídruhotnérotacekolem osy šroubu, pak zřejmě platí tgβ= [ s 2πr = ] x rϕ Časovými derivacemi tohoto výrazu dostaneme x=rtgβ ϕ. v= rtgβ ω; a=rtgβ α, (1) kde v resp. a je rychlost resp. zrychlení unášivého posuvu a ω resp. α je úhlová rychlost resp. úhlové zrychlení druhotné rotace šroubového pohybu. 1

Statika šroubové dvojice Nechťšroubjezatíženvnějšíakcí Fvosešroubu(obr.2),ježzpůsobí(rovnoměrný) F x, v ϕ, ω Obrázek 2: pohyb šroubu dolů. Úhlová rychlost formulovaná jako vektor pak(v případě pravého závitu)mířírovněždolů.síla F vyvolánaelementárníplošcezávituelementárnínormálovoureakcid N(obr.3).Tatoreakcevyvolápřipohybušroubudolůelementární dn β ϕ db dr β da dt Obrázek 3: třecísílud Tmířícíprotismyslupohybu,tedypozávituvzhůru.Zmíněnédvaúčinkyse skládajídoelementárnívýslednéreakced R,skloněnéprotismyslupohybuodnormálovéhosměruotřecíúhel ϕ.protentoúhelplatítgϕ=f,kde fjekoeficientsmykového třenímeziploškamizávitunašroubuarámu(matici).rozložmedálereakcid Rdo směruosyšroubu(axiálnísměr-složkad A)adosměrukolmého(tečnýsměr-složkad B). Zobr.3jeihnedpatrno,že(předpokládáme,že β > ϕ) da=drcos(β ϕ);db=drsin(β ϕ). (2) Popsaná situace je analogická pro libovolnou plošku(bod) na závitu, po celé jeho účinnédélce.uvažujmenyníjedenzávitapodívejmesenanějshoravosešroubu(obr. 4). Každému bodu B závitu odpovídá jistý protilehlý bod B. V těchto bodech působí elementárníaxiálníatečnésílypodleobrázku4.nahraďmejevosešroubu(tedyvbodě S na obr. 4). Při přenesení těchto reakcí na rovnoběžné nositelky připojujeme silové 2

B da (nahoru) db r S db, B da (nahoru) ω Obrázek 4: dvojice,kterésevpřípaděaxiálníchreakcíuprotilehlýchbodůbab vyrušíapro případ tečných reakcí se sečtou. Vlastní do bodu S přenesené reakce se naopak v případě axiálních reakcí sečtou a v případě tečných reakcí se vyruší. Výsledkem bude součtová axiálníreakce2davosešroubuavýslednádvojice,jejížmomentmířídolůvosešroubu a má velikost 2rdB. Protože veličiny r(poloměr závitu), β(úhel stoupání závitu) a ϕ (třecí úhel), jsou v každé plošce závitu stálé, dostáváme odtud integrací přes všechny činné plošky závitu vzhledem k(2), že náhradou popisovaných účinků v ose šroubu je vzhůrujdoucíosovásílaovelikosti A=Rcos(β ϕ)asilovádvojice,jejížmomentmíří vosešroubudolůamávelikost M A = Rrsin(β ϕ).vtěchtovýrazechje R= d R výsledná reakce, přenášená všemi činnými ploškami závitu při rovnoměrném pohybu šroubudolů.vyloučenímreakce Rzpopisovanýchvýrazůpro AaM A dostávámevztah M A = Artg(β ϕ). (3) Nechťšroubjezatížensvislouakčnísilou F vosešroubu.tatosílavyvolávýše popsané reakční účinky(nahrazené rovněž v ose šroubu). Hledejme vnější akční silovou dvojiciomomentu Mvosešroubuprorovnoměrnýpohybšroubudolů.Zesložkovéa momentové podmínky do osy šroubu ihned plyne A=F; M A = M, takže podle(3) pro velikost momentu pro rovnováhu platí M= Frtg(β ϕ). (4) Tento moment míří proti reakčnímu momentu, tedy vzhůru. Argument tangenty ale můžebýtzáporný.vtakovémpřípaděbymoment Mmířildolů. Záležínarelacimeziúhlemstoupánízávitu βatřecímúhlem ϕ.je-li β > ϕ(tedy malé tření), šroub se pod působením(libovolně malé) osové síly F samovolně roztáčí a moment M o velikosti(4) pro rovnováhu míří skutečně vzhůru. Jestliže platí relace opačná(tedy velké tření), šroub se samovolně(ani pod působením jakkoliv velké síly) nedá do pohybu. Pro rovnováhu při rovnoměrném pohybu dolů je potřeba připojit moment o velikosti(4), ovšem opačné orientace, mířící rovněž dolů. Tento stav je běžný u šroubových spojů. Teoretický případ rovnosti β = ϕ znamená stav rovnováhy na mezi pohybu oběma směry bez připojení akčního momentu. Poznámka: Jestliže by šroub byl zatížen obecným zatížením, pak výše popsané jevy odpovídají osovým složkám výsledné vnější akční síly a momentu. Ostatní složky vnějšího akčního zatížení vyvolají reakce v rovinách kolmých na osu šroubu a představují v příslušných rovnicích rovnováhy celkem čtyři neznámé. 3

Dynamika šroubového pohybu Šroubový pohyb rozložíme na unášivý posuv po ose šroubu se zrychlením a a druhotnou rotaci kolem téže osy úhlovým zrychlením α a úhlovou rychlostí ω. Setrvačné účinky jsou superpozicí setrvačných účinků od unášivého posuvu a od druhotné rotace. Odunášivéhoposuvujdeosetrvačnousílu D= m a(mjehmotnostšroubu)působící v těžišti šroubu(ve směru osy šroubu, proti smyslu kótování zrychlení posuvu)-obr.5. x 0 me α I α α S ma me ω 2 v, a z y ω, α Obrázek 5: Jestliže šroub je těleso osově souměrné, je tato osa souměrnosti pro libovolný počátek hlavní osu setrvačnosti šroubu. Setrvačnými účinky od druhotné rotace jsou proto silová dvojice M D = I α(ijeosovýmomentsetrvačnostišroubukjehoose)vesměruosy šroubu proti smyslu kótování úhlového zrychlení rotace, dále tečná setrvačná síla velikosti meαaodstředivásílavelikosti meω 2 (ejeexcentricitatěžištěšroubu),vznikající od kruhového pohybu těžiště S šroubu. Obě síly jsou nahrazeny v bodě O-viz obr.5. Velmi důležitý speciální případ tvoří stav, kdy e = 0. Tento případ nastává např. tehdy, když osově symetrický šroub je navíc homogenní. Oba silové setrvačné účinky oddruhotnérotacesepakanulují.setrvačnásíla D(isetrvačnádvojice M D )pakpůsobí v ose šroubu. Ve všech případech jsou vlastními pohybovými rovnicemi složková a momentová podmínka dynamické rovnováhy k ose šroubu. Pro určení kinetické energie se omezujeme pouze na případ, kdy e = 0. Popisovaný rozklad pohybu je(základní) rozklad v těžišti, takže platí pro něj Königova věta. Podle níje E k = 1 2 (mv2 + Iω 2 ). (5) Příklad Homogenní symetrický šroub je spojen šroubovou kinematickou s rámem(maticí). Osovějezatíženvýslednousilou Favýslednoudvojicíomomentu M-obr.6.Šroubmá 4

F ma Iα A v, a Obrázek 6: M A M ω, α hmotnost m, moment setrvačnosti ke své ose I, poloměr závitu r, úhel stoupání závitu β a třecí úhel mezi plochami závitů ϕ. Určete zrychlení a posuvu šroubu. Řešení:Uvažujmesílu Fimoment Mpůsobícídolů(vizobr.6).Rychlostazrychlení unášivého posuvu kótujeme kladně rovněž dolů, stejně jako úhlovou rychlost a úhlové zrychlení druhotné rotace(pravý závit). Popsané statické akce vyvolají v ose šroubu vzhůrumířícíreakci Aadolůmířícíreakčnímoment M A,prokterýplatí(3).Dynamickýmiúčinkyjsouvzhůrumířícíosovásetrvačnásíla Dvelikosti D=maavzhůrumířící setrvačnýmoment M D velikosti M D = Iα.Protožestatickéidynamickézatíženíjepouze v ose šroubu, jsou všechny(čtyři) reakce v rovinách kolmých na osu šroubu nulové. Jediné dvě netriviální podmínky dynamické rovnováhy jsou tedy složková a momentová podmínka do osy šroubu. Tyto podmínky tvoří zároveň vlastní pohybové rovnice. Mají tvar složková: ma+a F=0, (6) momentová: Iα M A M=0. (7) Dosadíme-lido(7)za M A z(3)aza αz(1),dostaneme Dosazením za A a(6) vznikne odkud úpravou a I M= Artg(β ϕ). rtgβ a I M=(F ma)rtg(β ϕ), rtgβ M+ Frtg(β ϕ) a=rtgβ I+ mr 2 tgβtg(β ϕ). (8) Jestliže F=konstiM=konst,jeia=konstapohybšroubujerovnoměrnězrychlený nebo zpožděný(eventuálně rovnoměrný). Protože pro reálné relace mezi β a ϕ je jme- 5

novatel zlomku(8) kladný, rozhoduje o kvalitě pohybu šroubu znaménko čitatele tohoto zlomku. Pro M > Frtg(β ϕ)=frtg(ϕ β) se jedná o pohyb rovnoměrně zrychlený. Pro opačnou relaci se jedná o pohyb rovnoměrně zpožděný(popřípadě rovnoměrně zrychlený v opačném smyslu- situace by závisela na počátečních kinematických podmínkách šroubu). Je-li M= Frtg(ϕ β), (9) je a=0atedysejednáorovnoměrnýpohybšroubu.je-lišroubsamosvorný(vpraxi skorovždy),je ϕ > βamoment(9)jemoment,kterýmzpůsobímepohybšroubukonstantní rychlostí dolů. U nesamosvorného šroubu je ϕ < β a moment(9) vychází záporný. Tímto momentem pak musíme rozběhnutý šroub brzdit pro zajištění jeho rovnoměrného pohybu dolů. Obecný prostorový pohyb Tento pohyb rozložíme ve vhodném referenčním bodě A na unášivý posuv se zrychlením a A adruhotnýsférickýpohybscentrema.setrvačné(dynamické)účinkyodtohoto pohybu jsou pak superpozicí setrvačných účinků od obou dílčích pohybů. Jsou to tyto účinky: 1.Odunášivéhoposuvusetrvačnásíla D= m a A působícívtěžištitělesa. 2.Oddruhotnéhosférickéhopohybusetrvačnásíla D r = m a Sr působícívcentru Asférickéhopohybu.Veličina a Sr vyjadřujerelativnízrychlenítěžištětělesapři druhotném sférickém pohybu. 3.Oddruhotnéhosférickéhopohybusetrvačnádvojice M D.Tutodvojicivyjadřujeme pro případ osově symetrického tělesa(kdy osa symetrie je pro jakékoliv centrum sférického pohybu na ní ležící hlavní osou setrvačnosti) v souřadnicové soustavě ξ,η,ζ,vůčikterétělesoužpouzerotujeakterávůčisoustavě x,y,z,pohybující se s referenčním bodem A unášivým posuvem, vykonává pouze precesi a nutaci. Složky této setrvačné dvojice ve zmíněné soustavě jsou vyjádřeny Eulerovými dynamickými rovnicemi(viz téma Sférický pohyb). Poznámka: Jestliže referenčním bodem A popisovaného základního rozkladu je těžiště tělesa,odpadásíla D r. Technicky velmi důležitým speciálním případem je prostorový pohyb rotačně symetrickéhohomogenníhotělesa,hmotnosti mamomentusetrvačnosti I 0 kosesymetrie, skládající se ze dvou rovnoměrných rotací kolem mimoběžných(obecně nekolmých)os.osa o 1 (obr.7)jetrvalevklidu.jeosourotacekolemkterérotujestálou úhlovourychlostí ω 1 (pevněso 1 spojená)ko 1 kolmápříčkadélky OA=b(obr.7). Zároveňstoutopříčkoukolem o 1 rotuje(pevněsníspojená)vroviněkníkolmé ležícíosa o 2. 1 Osa o 2 svírásmimoběžnoukolmicíko 1 úhel β.kolempopsanépohyblivé osy o 2 rotujekonstantníúhlovourychlostí ω 2 (homogenníosověsymetrické)těleso,jehož 1 Jdeospeciálnípřípadmimoběžnýchnekolmýchos.Pokudbynastalpřípadobecnýaosa o 2 by neležela v rovině kolmé k příčce, neovlivnilo by to kvalitu unášivého ani druhotného pohybu. Pouze nutačníúhelbyseneurčiltakjednoduše,jakjeuvedenoníževtextu. 6

o 1 η, z = z. (ω ) = ψ 1, x = ξ D ω. 1 b. A υ ω 2 = ϕ T. β D r c o 2 = ζ 0 Obrázek 7: těžištětleží(naose o 2 )vevzdálenosti AT= c(obr.7.)popíšemesetrvačnéúčinkyna takové těleso působící. Popsaný pohyb rozložíme v referenčním bodě A na unášivý posuv po kružnici, charakterizovanýúhlovourychlostí ω 1,adruhotnýsférickýpohybscentremvboděA. Tentosférickýpohybseskládázrovnoměrnépreceseúhlovourychlostí ψ= ω 1 ( přeloženou zosy o 1 narovnoběžnouosu z-vizobr.7)azrovnoměrnévlastnírotaceúhlovou rychlostí ω 2 = ϕkolemosy o 2 = ζpřikonstantnímnutačnímúhlu ϑ= π 2 β.protože nutacesférickéhopohybujerotacíkolem x ξ(viztémasférickýpohyb),přikteréosa z ( z)přecházídopolohy ζ,jezřejměosa ξvýšeuvedenésouřadnicovésoustavy ξ,η,ζ prodlouženímpříčkyoa(obr.7).příslušnouosu ηpakkosám ξa ζdoplnímetak,aby soustava byla pravoúhlá a pravotočivá. Setrvačné účinky na těleso jsou pak následující. 1. Od rovnoměrného unášivého posuvu po kružnici v těžišti tělesa působící odstředivá síla D = m a n,kde a n jedostředivézrychleníkruhovéhopohybuboduao velikosti a n = bω 2 1.ZmíněnásílamátedysměrpříčkyOAamíří vesmysluod boduokbodua. 2. Setrvačné účinky od výše popsaného druhotného sférického pohybu. Tyto účinky jsou následující. (a)odstředivásíla D r odprecesníhopohybutěžištěpokružnicipoloměru ccos β úhlovourychlostí ω 1.Tatosílajenahrazenavcentrusférickéhopohybu.Její velikostje D r = mω 2 1ccos β,směrkolmýnarovinu ξz vesmysluodbodu A (obr.7). (b) Rozšířený(první) gyroskopický moment, jenž působí v kladném smyslu kolem osy ξ. Jeho velikost je(viz téma Sférický pohyb) M Dξ =(I I 0 ) ψ 2 sin ϑcos ϑ I 0 ψ ϕsin ϑ=ω 1 cos β[(i I 0 )ω 1 sin β I 0 ω 2 ], (10) 7

Poznámky: kde I je moment setrvačnosti tělesa k(libovolné) ose kolmé k ose jeho symetrie procházející bodem A. 1. V jistém smyslu výhodnější by byl rozklad výše popsaného prostorového pohybu přímovtěžištittělesanaunášivýposuvpokružnicipoloměru ρ= b 2 + c 2 cos 2 β úhlovourychlostí ω 1 adruhotnýsférickýpohybscentremvtěžištitělesa.osy souřadnicové soustavy ξ, η, ζ příslušející k tomuto sférickému pohybu budou rovnoběžné s osami stejných označení pro výše sledovaný sférický pohyb, počátek soustavy ovšem bude těžiště tělesa T. Protože centrum sférického pohybu je těžištěmtělesa,budesetrvačnásíla D r nulová.atributysetrvačnédvojicebudou analogické jako výše. Setrvačné účinky na těleso nyní budou tedy pouze dva. (a)setrvačnásíla D odunášivéhoposuvuovelikosti D = mρω 2 1 působícív těžištivesměruúsečkyoznačujícínejkratšívzdálenosttěžištětodosy o 1, vesmysluodosy o 1. (b) Rozšířený první gyroskopický moment tvaru(10), kde I je nyní osový moment setrvačnostitělesak(libovolné)osekolména o 2,ježaleprocházítěžištěm tělesa. 2. Zmíněné setrvačné účinky jsou uváděny do rovnováhy dynamickými složkami reakcívprostorovérotačnívazbětělesakose o 2,popřípadědynamickýmisložkami reakcívprostorovérotačnívazbětělesakose o 1. 3.Speciálněpropřípadkolmýchmimoběžnýchosje β = 0.Síla Dzůstávábeze změny.velikostsíly D r je mcω 2 1 avelikostgyroskopickéhomomentuje M Dξ = = I 0 ω 1 ω 2 (tedyzáporněkolemosy ξ.) 8