Проблематика. Варіаційна задача, яка поставлена і розв'язана в цій роботі, є природним узагальненням класичної задачі Бернуллі про пошук брахістохрони у вертикальній площині. В запропонованій постановці вона є новою і актуальною з практичною точки зору в таких галузях, як машинобудування, транспорт і логістика, спортивно-масові заходи тощо. Мета дослідження. На похилій площині знайти таку криву, рухаючись вздовж якої без початкової швидкості в однорідному гравітаційному полі з однієї заданої точки в іншу задану точку цієї площини матеріальна точка здійснить такий перехід за мінімальний час. Методика реалізації. Для досягнення зазначеної мети в роботі використовувались класичні методи варіаційного числення, а саме рівняння Ейлера. Результати дослідження. Побудовано функціонал часу, з використанням якого аналітично виведено диференціальне рівняння просторової брахістохрони, що лежить на похилій площині. Після його інтегрування в замкненій формі отримано алгебричне рівняння брахістохрони. Результати дослідження проілюстровано графічно. У стартовій точці M брахістохрони встановлено напрямок вектора початкової швидкості матеріальної точки. Проведено порівняльний аналіз швидкодії для оптимальної кривоїбрахістохронита двох альтернативних шляхів руху матеріальної точки. Висновки. Доведено, що проекція брахістохрони на площину OXZ не є циклоїдою. Показано, що вектор початкової швидкості матеріальної точки в стартовій точці M брахістохрони є перпендикулярним осі абсцис. Встановлено, що мінімальний час швидкодії залежить лише від параметра a похилої площини, коефіцієнта k дисипації енергії, а також від координат стартової M і фінішної N точок, через які проходить брахістохрона. Ключові слова: варіаційна задача; брахістохрона; циклоїда; рівняння Ейлера; функціонал часу; час швидкодії.
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
customersupport@researchsolutions.com
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.