Вопрос 32. Матрица ориентации твердого тела, ее геометрический смысл и основные свойства.

Ответ.Рассмотрим матрицу .

Матрица называется матрицей ориентации твердого тела в абсолютном пространстве.

Свойства матрицы ориентации твердого тела в абсолютном пространстве.

1. Твердое тело имеет бесчисленное множество матриц ориентации.

2. Для каждой фиксированной связанной системы матрица — единственная.

3. Матрица не зависит от выбора полюса связанной системы.

4. Столбцами матрицы являются направляющие косинусы ортов связанной системы в абсолютной системе координат, а строками — координаты ортов абсолютной системы в связанной. Поэтому матрицу называют также матрицей направляющих косинусов. Таков ее геометрический смысл.

5. Элементы матрицы на любых движениях твердого тела удовлетворяют следующим тождествам по времени :

 

 

6. Из векторных соотношений получаем девять условий, связывающих элементы , , матрицы , следующего типа:

 

  1. , .

Здесь — обратная матрица, — транспонированная.

8. На 9 элементов матрицы наложено 6 ограничений (в любой момент времени ). Отсюда делаем вывод, что матрица (в общем случае) может быть задана с помощью трех независимых переменных.