|
Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
О динамических эффектах движения центра масс вращающегося твердого тела в центральном поле
В. Н. Оникийчукab, И. В. Оникийчукc a Мытищинский филиал МГТУ им. Н. Э. Баумана, г. Мытищи
b Московский государственный областной технологический университет им. А.А. Леонова, г. Королев
c АО «Технологическая Компания «Центр», г. Москва
Аннотация:
Предлагается модель движения твердого вращающегося тела в центральном гравитационном поле, которая учитывает массово-геометрические характеристики тела и фактор вращения тела относительно собственного центра масс. Осью вращения тела (относительно центра масс) является линия, соединяющая центр масс тела и центр инерциальной системы координат (центр гравитационного поля). Расстояние от центра масс тела до начала инерциальной системы является постоянным в процессе движения. В этом случае математической моделью движения являются динамические уравнения Эйлера для твердого тела с неподвижной точкой (классический «случай Эйлера- Пуансо»), Уравнения Эйлера-Пуансо представлены в проекции на инерциальные оси, на нормальные оси, а также в классическом виде - в проекции на оси, связанные с телом. Установлено, что при «малой» угловой скорости вращения относительно центра масс движение тела с высокой степенью точности совпадает с классической моделью движения точечной массы в центральном поле. В случае «большой» угловой скорости собственного вращения наблюдаются качественно новые динамические эффекты в движении тела. Так, например, изменяется ориентация вектора кинетического момента в инерциальном пространстве с соответствующим разворотом плоскости орбиты. При этом траектория движения выходит из классической плоскости орбиты и способна переходить в «спираль» и даже приобретать форму «орбитальной воронки». Новые нелинейные эффекты существенно усиливаются с ростом величины начальной угловой скорости вращения тела относительно собственного центра масс.
Ключевые слова:
центральное поле, гравитационное поле, закон Ньютона, уравнение Эйлера, случай Эйлера-Пуансо, интеграл энергии, вектор кинетического момента, орбитальная плоскость.
Поступила в редакцию: 10.07.2022 Принята в печать: 10.11.2022
Образец цитирования:
В. Н. Оникийчук, И. В. Оникийчук, “О динамических эффектах движения центра масс вращающегося твердого тела в центральном поле”, Вестник ТвГУ. Серия: Прикладная математика, 2023, № 1, 49–83
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/vtpmk654 https://www.mathnet.ru/rus/vtpmk/y2023/i1/p49
|
Статистика просмотров: |
Страница аннотации: | 142 | PDF полного текста: | 63 | Список литературы: | 46 |
|