Page 171 - Dynamics of Mechanical Systems
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0593_C05_fm  Page 152  Monday, May 6, 2002  2:15 PM





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                        Alternatively, Eqs. (5.8.11) and (5.8.12) may be used to obtain the angular speed ω and
                       the angular acceleration α of B if the acceleration of typical points P and Q are known.
                       To see this, observe first that for point Q expressions analogous to Eqs. (5.8.11) and (5.8.12)
                       are:
                                                               2
                                                              ω ˙˙   y
                                                                x − α˙˙
                                                     x = x +     Q    Q                        (5.8.14)
                                                      C   Q    α 2  + ω 4
                       and

                                                               x + ω ˙˙
                                                              α˙˙   2 y
                                                     y =  y +  α Q 2 + ω 4  Q                  (5.8.15)
                                                          Q
                                                      C
                        Next, by subtracting these expressions from Eqs. (5.8.11) and (5.8.12) we have:

                                                                    2
                                                        α ˙˙ P (  y Q) + ( x − ˙˙ P)
                                                                   ω ˙˙
                                                          y − ˙˙
                                                                          x
                                                x − x =                Q                       (5.8.16)
                                                 P   Q         α 2 + ω 4
                                                          x − ) + (
                                                                    2
                                                        α ˙˙ Q (  x ˙˙  ω ˙˙  y P)
                                                                      y − ˙˙
                                                y − y =        P       Q                       (5.8.17)
                                                 P   Q         α 2  + ω 4
                       The expressions may be solved for ω and α as follows: Let ξ and η be defined as:
                                                       α               ω 2
                                                   D
                                                 ξ =        and  η =                           (5.8.18)
                                                                   D
                                                     α + ω 4         α + ω 4
                                                      2
                                                                       2
                       Then, Eqs. (5.8.16) and (5.8.17) become:
                                                   P (  Q) +(
                                                  ˙˙ y −  ˙˙ y ξ  ˙˙ x −  ˙˙ x P) =η  x −  x Q  (5.8.19)
                                                             Q
                                                                       P
                       and
                                                   Q (  P) +(
                                                  ˙˙ x −  ˙˙ x ξ  ˙˙ y −  ˙˙ y P) =η  y −  y Q  (5.8.20)
                                                             Q
                                                                       P
                       Solving for ξ and η we obtain:
                                           ξ= ( [   − )( y ˙˙  y ˙˙  − )( x ˙˙  − )]
                                               1
                                                                              x ˙˙
                                               ∆  x P  x Q  Q  − ) −( y P  y Q  Q  P           (5.8.21)
                                                              P
                                           η= ( [   − )( y ˙˙  y ˙˙  − )( x ˙˙  − )]
                                               1
                                                                              x ˙˙
                                               ∆  y P  y Q  P  − ) −( x P  x Q  Q  P           (5.8.22)
                                                              Q
                       where ∆, the determinant of the coefficients, is:

                                                              2     − ) 2 
                                                  ∆= − ( y ˙˙  − ) +( x ˙˙  ˙˙ x               (5.8.23)
                                                            ˙˙ y
                                                          P  Q   Q   P   
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