Под мгновенным движением твердого тела понимается распределение скоростей точек твердого тела в данный момент времени. Справедлива формула Эйлера Va,=Vc+ [Q, R]. Умножим это равенство скалярно на П и получим V^Q = VCQ, т. е. скалярное произведение скорости произвольной точки М твердого тела и его угловой скорости не зависит от выбора точки М. Величины П, VCQ являются инвариантами данного распределения скоростей точек твердого тела в том смысле, что они не зависят от выбора полюса С. Классификация мгновенных движений твердого тела базируется на этих инвариантах и приведена в таблице.
Тип мгновенного движения. | Значения инвариантов. |
1. Мгновенный покой. | П =0, Ус=0. |
2. Мгновенно-поступательное движение. | О = 0, Ус * 0. |
3. Мгновенно-вращательное движение. | О * 0, УСП = 0. |
4. Мгновенно-винтовое движение. | Q*0, УСП * 0. |
В случае мгновенного покоя скорости всех точек твердого тела в данный момент времени равны нулю. Мгновенно-поступательное движение характеризуется тем, что все точки твердого тела в данный момент времени имеют одну и ту же скорость. В третьем и четвертом случаях поставим задачу об отыскании в теле таких точек, скорости которых параллельны вектору угловой скорости П. Это означает, что vM=vc+ [fl, R| = xfl, x e Л1. Умножим полученное равенство векторно на П и найдем — [О, Vc] = [О, [П, R]| = = П (П, R) — Rn2. Отсюда.
Легко понять, что точки твердого тела, скорости которых параллельны вектору П, заполняют в теле прямую.
Если УСП = 0 (мгновенно-поступательное движение), то скорости этих точек равны нулю и прямая (5.1) называется осью мгновенного вращения. В противном случае, когда Vcn * 0, тело совершает мгновенно-винтовое движение и прямая (5.1) называется винтовой осью.
В подвижной системе координат Сх, XjXj уравнение винтовой оси примет вид