On the shape of the brachistichrone rotating in a vertical plane
The paper aims to study the influence of the brachistochrone rotating in its own plane on the gutter shape along which a body moves. The problem is solved with a moving basis, which allows one to account for all forces exerted on the body. Introduction of the moving basis yields a compact system of dynamical equations, whose validity was proven in previous author's papers. In limiting cases, such an approach is used to solve analytically the obtained equations of motion and to determine the shape of curves depending on the parameters in the equations by tabular integration. The latter is illustrated in the figures presented. According to the energy conservation law, which accounts for the rotation of the entire system as a whole, the resulting equations also include the angular frequency of rotation as an additional parameter. In this paper, the case of steady rotation is studied. Such conditions have a significant impact on the brachistochrone. In the limiting case of low rotational speeds, the curve, as it should be, degenerates smoothly into a classical brachistochrone, which is justified by the numerical methods used.
Keywords
rotational speed,
brachistochrone,
dynamical equations of motionAuthors
Gladkov Sergey O. | Moscow Aviation Institute | sglad51@mail.ru |
Bogdanova Sofiya B. | Moscow Aviation Institute | sonjaf@list.ru |
Всего: 2
References
Гладков С.О., Богданова С.Б. Геометрический фазовый переход в задаче о брахистохроне // Ученые записки физического факультета МГУ. 2016. № 1. Ст. 161101-1-5
Гладков С.О., Богданова С.Б. О траектории движения тела, входящего в жидкость под произвольным углом // Ученые записки физического факультета МГУ. 2016. № 4. Ст. 164002-1-5.
Гладков С.О., Богданова С.Б. Обобщенные динамические уравнения плоского криволи нейного движения материального тела по желобу с учетом сил трения (их численный анализ в некоторых частных случаях) // Ученые записки физического факультета МГУ. 2017. № 1. Ст. 171101-1-5.
Гладков С.О., Богданова С.Б. К теории движения шарика по вращающейся брахисто хроне с учетом сил трения // Ученые записки физического факультета МГУ. 2017. Ст. 172101-1-6.
Гладков С.О., Богданова С.Б. О классе двухмерных геодезических кривых в поле силы тяжести // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2019. № 58. C. 5-13. doi: 10.17223/19988621/58/1
Гладков С.О., Богданова С.Б. К теории движения тел с переменной массой // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2020. № 65. С. 83-91. doi: 10.17223/19988621/65/6
Гладков С.О., Богданова С.Б. К теории пространственной брахистохроны // Вестник Томского государственного университета. Математика и механика. 2020. № 68. С. 53-60. doi: 10.17223/19988621/68/5
Gladkov S.O., Bogdanova S.B. Analytical and numerical solution of the problem on brachisto chrones in some general cases // Journal of Mathematical Sciences. 2020. V. 245, No. 4. P. 528-537. doi: 10.1007/s10958-020-04709-0
Gladkov S.O., Bogdanova S.B. On a class of planar geometrical curves with constant reaction forces acting on particles moving along them // Journal of Mathematical Sciences. 2021. V. 257, No. 1. P. 27-30. doi: 10.1007/s10958-021-05466-4
Гладков С.О., Богданова С.Б. К вопросу учета силы сопротивления в шарнирной точке крепления физического маятника и ее влияние на динамику движения // Известия высших учебных заведений. Прикладная нелинейная динамика. 2019. Т. 27, № 1. С. 54-62. doi: 10.18500/0869-6632-2019-27-1-53-62
Гладков С.О. Об одном методическом подходе при выводе основных физических уравнений // Физическое образование в вузах. 2021. Т. 27, вып. 2. C. 5-12.
Гладков С.О. К вопросу о вычислении времени остановки вращающегося в вязком континууме цилиндрического тела и времени увлечения соосного с ним внешнего цилиндра // Журнал технической физики. 2018. Т. 88, вып. 3. C. 337-341. doi: 10.21883/JTF.2018.03.45587.2349
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Механика. М. : Наука, 1973. 207 с.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Гидродинамика. М. : Наука, 1988. 733 с.