Вращательное движение твердого тела Твердое тело - это система материальных точек, расстояние между которыми остается неизменным при взаимодействии системы с другими телами. Движение твердого тела бывает поступательным и вращательным. Всякое движение твердого тела можно представить как сумму движения названных двух типов. Покажем это для случая плоского движения, т. е. такого, при котором все точки тела перемещаются в параллельных плоскостях. В качестве примера плоского движения возьмем качение цилиндра по плоскостиРассмотрим точку
на Рис. 12.2. Эта точка имеет координату
в системе
и
в системе
. Следовательно, выражение
должно обращаться в нуль одновременно с координатой
. Для этого линейное преобразование должно иметь вид:
, (12.27)
где
- константа.
Точка
имеет координату
в системе
и
в системе
. Следовательно, выражение
должно обращаться в нуль одновременно с координатой
. Для этого необходимо, чтобы выполнялось соотношение
. (12.28)
В силу равноправности систем
и
, коэффициент
должен быть в обоих случаях один и тот же. Начнем отсчет времени в обеих системах с того момента, когда начала
и
совпадают. Предположим, что в момент
в направлении осей
и
посылается световой сигнал, который производит вспышку на экране. Это событие (вспышка) характеризуется в системе
координатой
и временем
, а в системе
- координатой
и временем
, причем:
и
, где учтено, что скорость света в вакууме
имеет одинаковое значение в обеих системах отсчета. Подставим эти 2 выражения в ранее полученные соотношения для
и
:
(12.29)
и
. (12.30)
Перемножив эти соотношения и сократив обе части полученного равенства на
, получим:
. (12.31)
Отсюда:
, (12.32)
где
. Подставляя выражение для
в полученные ранее уравнения:
(12.33)
и
, (12.34)
имеем:
(12.35)
и
. (12.36)