
В.Н. Винокуров. Конспект лекций 2 по теоретической механике для машиностроительных специальностей
50
Глава 15. ПРИНЦИП ДАЛАМБЕРА
15.1. Принцип Даламбера. Сила инерции. Принцип Даламбера сформулирован
в 1743 г. и первоначально, в отличие от законов Ньютона, был предназначен для
изучения движения несвободных механических систем. В настоящее время этот
принцип и вытекающий из него метод кинетостатики рассматривают как удобный
приём, позволяющий дифференциальные уравнения динамики сводить к форме
уравнений равновесия статики.
Рассмотрим, вначале, этот принцип применительно
к точке. В соответствии с ак-
сиомами динамики основное уравнение движения материальной точки имеет вид
am
, (15.1)
где
F - равнодействующая активных сил;
- равнодействующая реакций связей;
2
2
d
rd
a = - абсолютное ускорение точки.
Уравнение (15.1) можно также записать в виде
)
0
amRF .
Слагаемое
()
am− обозначают
и называют даламберовой силой инерции (или
просто силой инерции). Основное уравнение динамики материальной точки при ис-
пользовании силы инерции принимает следующий вид:
0
F . (15.2)
Так как указанные выше силы образуют систему сходящихся сил, то уравнение
(15.2) можно рассматривать как условие равновесия системы сил
()
,, RF . В этом
и состоит принцип Даламбера для материальной точки. Формулируется он так: при
движении материальной точки в любой момент времени приложенные к ней ак-
тивные силы и реакции связей вместе с силой инерции образуют систему сил, экви-
валентную нулю (уравновешенную систему сил), т. е.
)
,, RF ഗ 0 (15.3)
Отметим, что в формулировке принципа Даламбера речь идёт об уравновешен-
ности определённой системы сил, а не о равновесии (покое) материальной точки.
Таким образом, дополняя систему активных сил и реакций связей, приложен-
ных к точке, силой инерции, получаем уравновешенную систему сходящихся сил,
для которой должно выполняться условие (15.2). В проекциях на
оси декартовой
системы координат имеем:
0=Φ++
xxx
RF ; 0
yyy
RF ; 0=Φ
zzz
RF ,
где
xm
x
&&
−=Φ
, ym
y
&&
=Φ .
zm
z
&&
=Φ
.
15.2. Принцип Даламбера для механической системы. Рассмотрим механиче-
скую систему, состоящую из
материальных точек. Применяя принцип Даламбера
к каждой точке системы, получаем
0
kkk
RF
,
...,,2,1
, (15.4)