Relative Velocity and Acceleration with Translating and Rotating Frames (continued)

 

 

Example:  (continued)

                                       

 

 

        vP|F  =  vQ|F  +  vP|B  +  ωB x rQP    here  QP  =  r  = √ ( 32 + 42 ) = 5

 

or     vR i  =  vQ i  +  vP|B i1+  ωB k x r i1  =  vQ i  +  vP|B i1+  r ωB j1 

 

 

Next apply the coordinate transformation     i1  =  i cos θ  +  j sin θ    and    j1  =  - i sin θ + j cos θ

 

vR i  =    vQ i  +  vP|B ( i cos θ  +  j sin θ )   +  r ωB (  - i sin θ + j cos θ )  and collect terms

 

 

vR i  =  i [  vQ +  vP|B cos θ  -  r ωB sin θ ]  +  j [vP|B sin θ  +  r ωB cos θ ] 

 

 

Next equate  i and j components.     Note:  sin θ   = 3/5   and  cos θ = 4/5    and   r  =  5

 

     vR  =  vQ +  vP|B cos θ  -  r ωB sin θ      or     vR  =  vQ + (4/5) vP|B   - (3/5) r ωB             (1)

 

      0  =  vP|B sin θ  +  r ωB cos θ              or        0  = (3/5) vP|B   +  (4/5) r ωB                    (2)

 

 

Equations (1) and (2) contain unknowns  vP|B   and  ωB  .   Solve (2) for ωB in terms of  vP|B   and

put into (2).  The result is

                                              

      vP|B   =  ˗  20   so   vP|B   =  ˗ 20 i1 m/sec   and    i1 =  (4/5) i  +  (3/5) j    

 

 

      vP|B   =  ˗ 16 i  ˗  12 j  m/sec                                  (final result) 

 

      and then put into (2) to calculate   ωB

 

         ωB  =  3   So   ωB  =  3 k  rad/sec                           (final result)

 

                         

 


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