- 1、本文档共43页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
第5章 刚体运动学与动力学
一 理解描写刚体定轴转动角速度和角加速度的物理意义,并掌握角量与线量的关系.
二 理解力矩和转动惯量概念,掌握刚体绕定轴转动的转动定理.
三 理解角动量概念,掌握角动量定律,并能处理一般质点在平面内运动以及刚体绕定轴转动情况下的角动量守恒问题.
四 理解刚体定轴转动的转动动能概念,能在有刚体绕定轴转动的问题中正确地应用机械能守恒定律.
§5.1 刚体的概念
一. 刚体
特殊的质点系,
—— 理想化模型
形状和体积不变化
在力作用下,组成物体的所有质点间的距离始终保持不变
刚体:在外力作用下,形状和大小都不发生变化的物体.(任意两质点间距离保持不变的特殊质点组.)
刚体的运动形式:平动、转动.
§5.2 刚体的平动
刚体运动时,若在刚体内所作的任一条直线都始终保持和自身平行
— 刚体平动
平动的特点
(1) 刚体中各质点的运动情况相同
(2) 刚体的平动可归结为质点运动
平动:刚体中所有点的运动轨迹都保持完全相同.
一大型回转类“观览圆盘”如图所示。圆盘的半径R=25 m,供人乘坐的吊箱高度L=2 m。若大圆盘绕水平轴均速转动,转速n(转速:物体单位时间内转过的圈数 )为0.1 r/min。
例
解
求 吊箱底部A点的速度和加速度的大小。
吊箱平动
§5.3 刚体绕定轴转动
z
M
I
II
?
P
角坐标
角速度
角加速度
一. 描述 刚体绕定轴转动的角量
刚体的平动和绕定轴转动是刚体的两种最简单最基本运动
刚体内各点都绕同一直线(转轴)作圆周运动___刚体转动
转轴固定不动
— 定轴转动
二. 定轴转动刚体上各点的速度和加速度
当
与质点的匀加速直线运动公式相象
定轴
P
×
ω,?
刚体
?
参考方向
θ
z
O
r
基点O
瞬时轴
任意点都绕同一轴作圆周运动, 且 ?,? 都相同
速度与角速度的矢量关系式
加速度与角加速度的矢量关系式
定轴
P
×
ω,?
刚体
?
参考方向
θ
z
O
r
基点O
瞬时轴
(1) 每一质点均作圆周运动,圆面为转动
平面;
(2) 任一质点运动 均相同,但
不同;
定轴转动的特点
(3) 运动描述仅需一个角坐标.
利用皮带传动,用电动机拖动一个真空泵.电动机上装一半径为 0.1m的轮子,真空泵上装一半径为0.29m的轮子,如图所示.如果电动机的转速为1450 rev/min,则真空泵上的轮子的边缘上
一点的线速度为__________________,真空泵的转速为____________________.
5.4力矩 刚体绕定轴转动微分方程
一. 力矩
力
改变刚体的转动状态
刚体获得角加速度
力 F 对z 轴的力矩
力矩取决于力的大小、方向和作用点
?
?
?
质点获得加速度
改变质点的运动状态
h
A
(1) 力对点的力矩
O .
(2) 力对定轴力矩的矢量形式
力矩的方向由右螺旋法则确定
(3)力对任意点的力矩,在通过该点的任一轴上的投影,等于该力对该轴 的力矩
讨论
例
已知棒长 L ,质量 M ,在摩擦系数为 ? 的桌面转动 (如图)
解
根据力矩
dx
求 摩擦力对y轴的力矩
如图所示,x轴沿水平方向,y轴竖直向下,在t=0时刻将质量为m的质点由a处静止释放,让它自由下落,则在任意时刻t,质点所受的对原点O的力矩
=________________;
刚体的转动定律
作用在刚体上所有的外力对
定轴 z 轴的力矩的代数和
刚体对 z 轴
的转动惯量
(1) M 正比于 ? ,力矩越大,刚体的 ? 越大
(2) 力矩相同,若转动惯量不同,产生的角加速度不同
二. 刚体对定轴的转动定律
实验证明
当 M 为零时,则刚体保持静止或匀速转动
当存在 M 时,? 与 M 成正比,而与J 成反比
(3) 与牛顿定律比较:
讨论
在国际单位中 k = 1
转动惯量
?
O
理论推证
取一质量元
切线方向
对所有质元
合内力矩 = 0
合外力矩 M
刚体的转动惯量 J
?
转动惯量
J 的意义:转动惯性的量度 .
转动惯量的单位:kg·m2
三. 转动惯量
定义式
质量不连续分布
质量连续分布
计算转动惯量的三个要素:(1)总质量 (2)质量分布 (3)转轴的位置
(1) J 与刚体的总质量有关
例如两根等长的细木棒和细铁棒绕端点轴转动惯量
L
z
O
x
dx
M
?
x
(2) J 与质量分布有关
例如圆环绕中心轴旋转的转动惯量
例如圆盘绕中心轴旋转的转动惯量
dl
O
m
R
O
m
r
dr
R
O
L
x
dx
M
z
L
O
x
dx
M
四. 平行轴定理及垂直轴定理
z
L
C
M
z
z
(3
您可能关注的文档
- 交流调速系统合编.ppt
- 冲压模具结构认识合编.ppt
- 东北大学毛概作业实习例析.doc
- 国际经贸地理第十一章合编.ppt
- 国际贸易_价格术语合编.ppt
- 交流主题三:关于教学的几个观点合编.ppt
- 国际贸易9合编.ppt
- 国际贸易第二篇价格和术语合编.ppt
- 国际贸易实务_02商品的名称、质量、数量与包装合编.ppt
- 国际贸易实务第一章合同的标的合编.ppt
- 苏州市2023-2024学年八年级下学期期末物理试题【含答案解析】.pdf
- 四川省成都市2024-2025学年七年级下学期期中考试英语模拟卷(二)含答案.pdf
- 2 做自尊的人 公开课一等奖创新教案 道德与法治统编版七年级下册.docx
- 6《班级生活有规则》公开课一等奖创新教学设计(表格式).docx
- 四川省成都市2024-2025学年七年级下学期期中考试英语模拟卷(三)含答案.pdf
- 四川省凉山州某中学2024-2025学年高一年级下册第一次月考化学模拟试题.pdf
- 苏教版二年级下册数学精品教学课件 第三单元 测定方向.ppt
- 飞机与警用无人机知识考试试卷.doc
- 部编版三年级上册道德与法治期中测试卷及答案(精选题).docx
- 1《集体生活成就我》优秀公开课一等奖创新教学设计.docx
最近下载
- 一种磁珠法无醇核酸提取试剂盒及其提取方法.pdf VIP
- 项目管理机构设置及人员配备.pdf VIP
- 2022年广西高考英语试题和答案(文字版) .pdf VIP
- 2025年天津市专业技术人员公需考试试题-为中国式现代化提供强大动力和制度保障——党的二十届三中全会暨《中共中央关于进一步全面深化改革、推进中国式现代化的决定》总体解读.docx VIP
- 读书伴我快乐成长(四年级主题班会).ppt VIP
- 二元Logistic回归教程文件.ppt VIP
- 呼吸内科护士理论考试题附答案.doc
- 2015年6月大学英语四级考试真题.doc VIP
- 《中国考古学 III》课件:3_1 秦代墓葬.ppt
- 中华中医药学会体质辨识标准——体质分类与判定.pdf VIP
文档评论(0)