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(知識點)例21行星齒輪機構(gòu)的曲柄OO1受力矩M作用而繞固定鉛直軸轉(zhuǎn)動

更新時間:2025-01-20

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例21行星蝸桿機構(gòu)的曲柄OO1受轉(zhuǎn)矩M作用而繞固定鉛直軸O轉(zhuǎn)動,并推動蝸桿O1在固定水平蝸桿O上滾動如圖所示。設(shè)曲柄OO1為均質(zhì)桿,長l、重P;蝸桿O1為均質(zhì)圓盤,直徑r、重Q。試求曲柄的角加速度及兩蝸桿接觸處沿切線方向的力。解:以曲柄為研究對象,曲柄作定軸轉(zhuǎn)動,列舉定軸轉(zhuǎn)動微分等式OO1MO1OaFnFtRnRtM由運動學(xué)關(guān)系,有聯(lián)立求解(1)~(4),得O1F'nF'tTNatana1取蝸桿O1剖析,蝸桿O1作平面運動MO1OaFnFtRnRt**忽然解除約束瞬時,桿OA將繞O軸轉(zhuǎn)動,不再是靜力學(xué)問題。這時,??0,??0。須要先求出?,再確定約束力。應(yīng)用定軸轉(zhuǎn)動微分等式應(yīng)用剛體運動定律?OFOxFOyW=mg由前知,質(zhì)心對軸z的轉(zhuǎn)動力矩定義為:質(zhì)心上所有質(zhì)點的質(zhì)量與該質(zhì)點到軸z的垂直距離的平方乘積的算術(shù)和。即對于質(zhì)量連續(xù)分布的質(zhì)心,上式可寫成積分方式由定義可知,轉(zhuǎn)動力矩除了與質(zhì)量有關(guān),并且與質(zhì)量的分布有關(guān);在國際單位制中,轉(zhuǎn)動力矩的單位是:kg·m2。v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

同一質(zhì)心對不同軸的轉(zhuǎn)動力矩是不同的,而它對某定軸的轉(zhuǎn)動力矩卻是常數(shù)。因而在談及轉(zhuǎn)動力矩時,必須指明它是對哪一軸的轉(zhuǎn)動力矩。12.4質(zhì)心對軸的轉(zhuǎn)動力矩1.均質(zhì)細桿12.4.1簡單形狀物體的轉(zhuǎn)動力矩z1dxxxCzdxxxOl設(shè)均質(zhì)細桿長l,質(zhì)量為m,取微段dx,則2.均質(zhì)薄圓環(huán)對于中心軸的轉(zhuǎn)動力矩設(shè)細圓環(huán)的質(zhì)量為m,直徑為R。則3.均質(zhì)圓板對于中心軸的轉(zhuǎn)動力矩設(shè)圓板的質(zhì)量為m,直徑為R。將圓板分為無數(shù)同心的薄圓環(huán),任一圓環(huán)的質(zhì)量為dm=r·2prdr,r=m/pR2,于是圓板轉(zhuǎn)動力矩為12.4.1簡單形狀物體的轉(zhuǎn)動力矩在工程上常用回轉(zhuǎn)直徑來估算質(zhì)心的轉(zhuǎn)動力矩,其定義為假如已知回轉(zhuǎn)直徑,則物體的轉(zhuǎn)動力矩為回轉(zhuǎn)直徑的幾何意義是:假想地將物體的質(zhì)量集中到一點處,并保持物體對軸的轉(zhuǎn)動力矩不變,則該點到軸的距離就等于回轉(zhuǎn)直徑的厚度。對于幾何形狀相同的均質(zhì)物體,其回轉(zhuǎn)直徑相同。12.4.2回轉(zhuǎn)直徑(慣性直徑)定律:質(zhì)心對于任一軸的轉(zhuǎn)動力矩,等于質(zhì)心對于通過剛體、并與該軸平行的軸的轉(zhuǎn)動力矩,加上質(zhì)心的質(zhì)量與兩軸寬度離平方的乘積,即證明:因14.4.3平行軸定律y,y1z1zdxmCOz=z1x=x1r1ryy1x1由剛體座標(biāo)公式由定律可知:質(zhì)心對于所有平行軸的轉(zhuǎn)動力矩,過剛體軸的轉(zhuǎn)動力矩最小。v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

當(dāng)座標(biāo)原點取在剛體C時,yC=0,Smiyi=0,又有Smi=m,于是得14.4.3平行軸定律例11如圖所示,已知均質(zhì)桿的質(zhì)量為m,對z1軸的轉(zhuǎn)動力矩為J1,求桿對z2的轉(zhuǎn)動力矩J2。解:由,得平行軸定律(1)-(2)得zz1z2abC例12均質(zhì)直角折桿規(guī)格如圖,其質(zhì)量為3m,求其對軸O的轉(zhuǎn)動力矩。解:組合質(zhì)心的轉(zhuǎn)動力矩例13如圖所示,質(zhì)量為m的均質(zhì)空心圓錐體直徑為R1,外徑為R2,求對中心軸z的轉(zhuǎn)動力矩。解:空心圓錐可看成由兩個實心圓錐體組成,外圓錐體的轉(zhuǎn)動力矩為J外理論力學(xué)動量矩定理ppt,內(nèi)圓錐體的轉(zhuǎn)動力矩為J內(nèi)取負值,即設(shè)m1、m2分別為外、內(nèi)圓錐體的質(zhì)量,則于是組合質(zhì)心的轉(zhuǎn)動力矩設(shè)單位容積的質(zhì)量為r,則代入前式得注意到rpl(R21-R22)=m,則得組合質(zhì)心的轉(zhuǎn)動力矩如圖所示,O為固定點,C為質(zhì)點系的剛體,質(zhì)點系對于固定點的動量矩為對于任一質(zhì)點mi于是12.5質(zhì)點系相對于剛體的動量矩定律因為rir'irCmiyy'x'z'COxzvirir'irCmiyy'x'z'COxzvi它是質(zhì)點系相對于剛體的動量矩。v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

于是得即:質(zhì)點系對任一點O的動量矩等于集中于剛體的系統(tǒng)動量mvC對于O點的動量矩再加上此系統(tǒng)對于剛體的動量矩LC(應(yīng)為矢量和)。12.5質(zhì)點系相對于剛體的動量矩定律質(zhì)點系對于固定點O的動量矩定律可寫成令展開上式,注意右端項中ri=rC+ri',于是上式化為上式右端是外力對剛體的主矩,于是得由于于是上式成為質(zhì)點系相對于剛體的動量矩對時間的行列式,等于作用于質(zhì)點系的外力對剛體的主矩。12.5質(zhì)點系相對于剛體的動量矩定律例14均質(zhì)圓盤質(zhì)量為2m,直徑為r。細桿OA質(zhì)量為m,長為l=3r,繞軸O轉(zhuǎn)動的角速率為w、求下述三種情況下系統(tǒng)對軸O的動量矩:(a)圓盤與桿土體;(b)圓盤繞軸A相對桿OA以角速率w逆秒針方向轉(zhuǎn)動;(c)圓盤繞軸A相對桿OA以角速率w順秒針方向轉(zhuǎn)動。解:(a)(b)(c)由質(zhì)心平面運動理論知:平面運動質(zhì)心的位置可由基點的位置與質(zhì)心繞基點的拐角確定。取剛體為基點,如圖所示,則質(zhì)心的位置可有剛體座標(biāo)和j角確定。質(zhì)心的運動可分解為陪同剛體的平動和相對剛體的轉(zhuǎn)動兩部份。取如圖的動座標(biāo)系,則質(zhì)心繞剛體的動量矩為JC為質(zhì)心過剛體且垂直于圖示平面軸的轉(zhuǎn)動力矩。v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

12.6質(zhì)心的平面運動微分等式y(tǒng)'x'xyOCD設(shè)作用在質(zhì)心上的外力可向質(zhì)所在平面簡化為一平面力系,由剛體運動定律和相對剛體的動量矩定律得上式也可寫成12.6質(zhì)心的平面運動微分等式y(tǒng)'x'xyOCD以上兩式稱為質(zhì)心平面運動微分等式。應(yīng)用時,前一式取其投影式。即12.6質(zhì)心的平面運動微分等式例15一均質(zhì)圓錐,質(zhì)量為m,直徑為r,無初速地置于夾角為q的斜面上,不計滾動阻力,求其力偶的加速度。解:以圓錐體為研究對象。圓錐體在斜面上的運動方式,取決于接觸處的光滑程度,下邊分三種情況進行討論:(1)設(shè)接觸處完全光滑此時圓錐作平動,由剛體運動定律即得圓錐剛體的加速度CqCxyOqaCFNmg(2)設(shè)接觸處足夠粗糙此時圓錐作純滾動,列舉平面運動微分等式解得因為圓錐作純滾動,故F由純滾動條件有所以,可得這就是圓錐體在斜面上作純滾動的條件。qCxyaCOFNmg(3)設(shè)不滿足圓錐體在斜面上作純滾動的條件設(shè)圓錐體沿斜面滑動的動磨擦系數(shù)為f',則滑動磨擦力于是圓錐體在斜面上既滾動又滑動,在這些情況下,aC≠ra例16均質(zhì)圓錐體A和B質(zhì)量均為m,直徑均為r。v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

圓錐A可繞固定軸O轉(zhuǎn)動。一繩繞在圓錐A上,繩的另一端繞在圓錐B上。求B下落時,剛體C點的加速度。磨擦不計。解:取A剖析,受力如圖。A作定軸轉(zhuǎn)動,應(yīng)用定軸轉(zhuǎn)動的微分多項式有其中aAFTmgFOxFOyOAF'TmgaBCDBaC取B剖析,受力如圖。B作平面運動。應(yīng)用平面運動的微分多項式有由運動學(xué)關(guān)系aD=raA,,而由加速度合成定律有例17均質(zhì)桿質(zhì)量為m,長為l,在鉛直平面內(nèi)一端順著水平地面,另一端順著鉛垂墻面,從圖示位置無初速地滑下。不計磨擦,求開始滑動的瞬時,地面和墻面對桿的約束反力。解:以桿AB為研究對象,剖析受力。yBqCAmgxBqCAFAFB桿作平面運動,設(shè)剛體C的加速度為aCx、aCy,角加速度為a。aaCxaCy由質(zhì)心平面運動微分等式mgBqCAxy以C點為基點,則A點的加速度為再以C點為基點,則B點的加速度為aAaaBaCxaCyatBCatAC在運動開始時,w=0,故,將上式投影到y(tǒng)軸上,得an=0AC同理,,將上式投影到x軸上,得an=0BC聯(lián)立求解(1)~(5)式,并注意到可得注:亦可由座標(biāo)法求出(4)、(5)式:運動開始時,,故BqCAxyjAxCB例18如圖質(zhì)量為m的均質(zhì)桿AB用細繩吊住,已知兩繩與水平方向的傾角為j。v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

求B端繩斷掉瞬時,A端繩的張力。解:取桿剖析,構(gòu)建如圖座標(biāo)。有AB作平面運動,以A為基點,則jjABFT由于斷掉初瞬時,vA=0,w=0,故,an=0Aan=0CA將上式投影到x軸上,得anCAatCAatAanAajAxCBaaCxmg例19長l,質(zhì)量為m的均質(zhì)桿AB和BC用合頁B連接,并用合頁A固定,坐落平衡位置。今在C端作用一水平力F,求此瞬時,兩桿的角加速度。解:分別以AB和BC為研究對象,受力如圖。AB和BC分別作定軸轉(zhuǎn)動和平面運動。對AB由定軸轉(zhuǎn)動的微分等式得CBAFABFAxFBxFByaBWaABFAyBC作平面運動,取B為基點,則將以上矢量式投影到水平方向,得(4)由(1)~(4)聯(lián)立解得對BC由質(zhì)心平面運動的微分等式得(2)(3)BGCaBCFWaGxaGyatGBF'ByF'BxO例20平板質(zhì)量為m1,受水平力F作用而沿水平面運動,板與水平面間的動磨擦系數(shù)為f,平板上放一質(zhì)量為m2的均質(zhì)圓錐,它相對平板只滾動不滑動,求平板的加速度。v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

解:取圓錐剖析,構(gòu)建如圖座標(biāo)。于是得:FaCFN1F1m2gaaOaxyxyF'N1F'1FN2F2m1gFa取板剖析12動量矩定律質(zhì)點和質(zhì)點系的動量矩動量矩定律質(zhì)心繞定軸轉(zhuǎn)動的微分等式質(zhì)心對軸的轉(zhuǎn)動力矩質(zhì)點系相對剛體的動量矩定律質(zhì)心平面運動微分等式序言由靜力學(xué)力系簡化理論知:平面任意力系向任一簡化中心簡化可得一力和一質(zhì)心,此力等于平面力系的主矢,此質(zhì)心等于平面力系對簡化中心的主矩。由質(zhì)心平面運動理論知:質(zhì)心的平面運動可以分解為陪同基點的平動和相對基點的轉(zhuǎn)動。若將簡化中心和基點取在剛體上,則動量定律(剛體運動定律)描述了質(zhì)心陪同剛體的運動的變化和外力系主矢的關(guān)系。它闡明了物體機械運動規(guī)律的一個側(cè)面。質(zhì)心相對剛體的轉(zhuǎn)動的運動變化與外力系對剛體的主矩的關(guān)系將有本章的動量矩定律給出。它闡明了物體機械運動規(guī)律的另一個側(cè)面。1質(zhì)點的動量矩質(zhì)點Q的動量對于點O的矩,定義為質(zhì)點對于點O的動量矩,是矢量。12.1質(zhì)點和質(zhì)點系的動量矩xyzqOmvMO(mv)Mz(mv)r質(zhì)點動量mv在oxy平面內(nèi)的投影(mv)xy對于點O的矩,定義為質(zhì)點動量對于z軸的矩,簡稱對于z軸的動量矩,是代數(shù)目。v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

類似于力對點之矩和力對軸之矩的關(guān)系,質(zhì)點對點O的動量矩矢在z軸上的投影,等于對z的動量矩。在國際單位制中,動量矩的單位是kg·m2/s。質(zhì)點的動量矩[MO(mv)]z=Mz(mv)質(zhì)點系對某點O的動量矩等于各質(zhì)點對同一點O的動量矩的矢量和。質(zhì)點系的動量矩2質(zhì)點系的動量矩LO=ΣMO(mv)質(zhì)點系對某軸z的動量矩等于各質(zhì)點對同一z軸的動量矩的代數(shù)和。LO=ΣMz(mv)質(zhì)點系對某點O的動量矩矢在通過該點的z軸上的投影,等于質(zhì)點系對該軸的動量矩。[LO]z=Lz3平動質(zhì)心的動量矩質(zhì)心平移時,可將全部質(zhì)量集中于剛體,作為一個質(zhì)點估算其動量矩。質(zhì)心的動量矩4定軸轉(zhuǎn)動質(zhì)心的動量矩令Jz=Σmiri2稱為質(zhì)心對z軸的轉(zhuǎn)動力矩,于是得即:繞定軸轉(zhuǎn)動質(zhì)心對其轉(zhuǎn)軸的動量矩等于質(zhì)心對轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動力矩與轉(zhuǎn)動角速率的乘積。例1均質(zhì)圓盤可繞軸O轉(zhuǎn)動,其上纏有一繩,繩上端吊一重物A。若圓盤對轉(zhuǎn)軸O的轉(zhuǎn)動力矩為J,直徑為r,角速率為w,重物A的質(zhì)量為m,并設(shè)繩與原盤間無相對滑動,求系統(tǒng)對軸O的動量矩。解:LO的轉(zhuǎn)向沿逆秒針方向。質(zhì)點系的動量矩12.2.1質(zhì)點的動量矩定律設(shè)質(zhì)點對固定點O的動量矩為MO(mv),斥力F對同一點的矩為MO(F),如圖所示。v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

12.2動量矩定律xyzOMO(mv)mvrMO(F)F將動量矩對時間取一次求導(dǎo),得12.2.1質(zhì)點的動量矩定律由于所以又由于所以xyzOMO(mv)mvrMO(F)F質(zhì)點對某定點的動量矩對時間的一階求導(dǎo),等于斥力對同一點的矩。將上式投影在直角座標(biāo)軸上,并將對點的動量矩與對軸的動量矩的關(guān)系代入,得質(zhì)點對某固定軸的動量矩對時間的一階行列式等于質(zhì)點所受的力對同一軸的矩。12.2.1質(zhì)點的動量矩定律例2圖示為一單擺(物理擺),擺錘質(zhì)量為m,擺線長為l,如給擺錘以初位移或初速率(也稱初擾動),它就在經(jīng)過O點的鉛垂平面內(nèi)擺動。求此單擺在微小擺動時的運動規(guī)律。解:以擺錘為研究對象,受力如圖,構(gòu)建如圖座標(biāo)。在任剎那時,擺錘的速率為v,擺的偏角為j,則式中減號表示扭矩的正負號恒與角座標(biāo)j的正負號相反。它表明扭力總是有使擺錘回到平衡位置的趨勢。質(zhì)點的動量矩定律MyxNvmg由即這就是單擺的運動微分等式。當(dāng)j很小時擺作微擺動,sinj≈j,于是上式變?yōu)榇宋⒎值仁降慕鉃槠渲蠥和a為積分常數(shù),取決于初始條件。v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

可見單擺的微幅擺動為簡諧運動。擺動的周期為其實,周期只與l有關(guān),而與初始條件無關(guān)。得設(shè)質(zhì)點系內(nèi)有n個質(zhì)點,作用于每位質(zhì)點的力分為外力Fi(e)和內(nèi)力Fi(i)。由質(zhì)點的動量矩定律有這樣的多項式共有n個,相乘后得因為內(nèi)力總是成對出現(xiàn),因而上式右端的底二項12.2.2質(zhì)點系的動量矩定律上式上端為于是得12.2.2質(zhì)點系的動量矩定律質(zhì)點系對某固定點O的動量矩對時間的行列式,等于作用于質(zhì)點系的外力對于同一點的矩的矢量和。在應(yīng)用質(zhì)點系的動量矩定律時,取投影式質(zhì)點系對某固定軸的動量矩對時間的行列式,等于作用于質(zhì)點系的外力對于同一軸的矩的代數(shù)和。12.2.2質(zhì)點系的動量矩定律1.質(zhì)點動量矩守恒定理假如作用在質(zhì)點上的力對某定點(或定軸)之矩恒等于零,則質(zhì)點對該點(或該軸)的動量矩保持不變。12.2.3動量矩守恒定律當(dāng)外力對于某定點(或某定軸)的主矩等于零時,質(zhì)點系對于該點(或該軸)的動量矩保持不變。2.質(zhì)點系動量矩守恒定理例3轉(zhuǎn)爐運送礦石的絞盤如圖。已知鼓輪的直徑為R,質(zhì)量為m1,繞O軸轉(zhuǎn)動。貨車和礦石的總質(zhì)量為m2。作用在鼓輪上的質(zhì)心矩為M,鼓輪對轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動力矩為J,軌道夾角為a。v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

設(shè)繩質(zhì)量和各處磨擦不計,求貨車的加速度a。解:以系統(tǒng)為研究對象,受力如圖。以順秒針為正,則由,有動量矩定律MOm2gNvm1gFOxFOyw因,于是解得若M>m2gRsina理論力學(xué)動量矩定理ppt,則a>0,貨車的加速度沿軌道向下。必須指出的是:為使動量矩定律中各化學(xué)量的正負號保持協(xié)調(diào),動量矩和扭矩的正負號規(guī)定必須完全一致。動量矩定律例4水平桿AB長2a,可繞鉛垂軸z轉(zhuǎn)動,其兩端各用合頁與長為l的桿AC及BD相連,桿端各連結(jié)質(zhì)量為m的小球C和D。原本兩小球用細線相連,使桿AC與BD均為鉛垂,這系統(tǒng)繞z軸的角速率為w0。如某時此細線扭斷,桿AC和BD各與鉛垂線成a角。不計各桿的質(zhì)量,求這時系統(tǒng)的角速率w。解:以系統(tǒng)為研究對象,系統(tǒng)所受的外力有小球的重力和軸承處的反力,這種力對轉(zhuǎn)軸之矩都等于零。所以系統(tǒng)對轉(zhuǎn)軸的動量矩守恒,即其實,此時的角速率w<w0。解:取系統(tǒng)為研究對象例5均質(zhì)圓輪直徑為R、質(zhì)量為m,圓輪對轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動力矩為JO。圓輪在重物P推動下繞固定軸O轉(zhuǎn)動,已知重物重量為W。求重物下落的加速度。應(yīng)用動量矩定律OPWvmgFOxFOyw例6水流通過固定導(dǎo)流莖稈步入軸套,入口和出口的流速分別為v1和v2,兩者與軸套外周邊和內(nèi)周邊切線之間的傾角分別為?1和?2,水的容積流量為qV、密度為?,水流入口和出口處軸套的直徑分別為r1和r2,軸套水平放置。v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

求水流對軸套的驅(qū)動扭矩。解:在dt時間間隔內(nèi),水流ABCD段的水流運動到abcd時,所受的力以及她們對O軸之矩:重力——由于水輪機水平放置,重力對O軸之矩等于0;相鄰水流的壓力——忽略不計;軸套的反作用扭力——與水流對軸套的驅(qū)動扭矩大小相等,方向相反。abcdabcd應(yīng)用動量矩定律Mz例7一繩越過定滑輪,其二端吊有質(zhì)量為m的重物A,另一端有一質(zhì)量為m的人以速率u相對細繩向下爬。若滑輪直徑為r,質(zhì)量不計,但是開始時系統(tǒng)靜止,求人的速率。解:以系統(tǒng)為研究對象,受力如圖。設(shè)重物A上升的速率為v,則人的絕對速率va的大小為因為SMO(F(e))=0,且系統(tǒng)初始靜止,所以LO=0。由上可知,人與重物A具有相同的的速率,此速率等于人相對繩的速率的一半。假如開始時,人與重物A坐落同一高度,則不論人以多大的相對速率爬繩,人與重物A將一直保持相同的高度。uvave=vmgmguAOFOxFOy設(shè)質(zhì)心繞定軸z以角速率w轉(zhuǎn)動,則Lz=Jzw。12.3質(zhì)心繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動微分等式xyzFN1FN2FnF1F2質(zhì)心受有主動力和軸承約束反力,如不計磨擦,則由質(zhì)點系動量矩定律得或12.3質(zhì)心繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動微分等式質(zhì)心對定軸的轉(zhuǎn)動力矩與角加速度的乘積,等于作用于質(zhì)心上的主動力對該軸的矩的代數(shù)和。v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

以上各色均稱為質(zhì)心繞定軸轉(zhuǎn)動的微分等式。應(yīng)用質(zhì)心定軸轉(zhuǎn)動的微分等式可以解決動力學(xué)兩類問題。例6如圖所示,已知滑輪直徑為R,轉(zhuǎn)動力矩為J,推動滑輪的皮帶拉力為F1和F2。求滑輪的角加速度a。解:由質(zhì)心定軸轉(zhuǎn)動的微分等式于是得由上式可見,只有當(dāng)定滑輪勻速轉(zhuǎn)動(包括靜止)或雖有勻速轉(zhuǎn)動,但可忽視滑輪的轉(zhuǎn)動力矩時,越過定滑輪的皮帶拉力才是相等的。F1F2ORa定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動微分等式例7圖示化學(xué)擺的質(zhì)量為m,C為其力偶,擺對轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動力矩為JO。求微小擺動的周期。解:設(shè)j角以逆秒針方向為正。當(dāng)j角為正時,重力對O點之矩為負。由質(zhì)心定軸轉(zhuǎn)動的微分多項式,有當(dāng)微擺動時,有sinj≈j,故等式寫為此多項式通解為j0為角振幅,a為初相位。它們均由初始條件確定。擺動周期為mg這就表明,如已知某物體的質(zhì)量和形心位置,并將物體懸掛于O點作微幅擺動,測出擺動周期后即可估算出此物體對于O軸的轉(zhuǎn)動力矩。例8如圖,飛輪對轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動力矩為J,以初角速率w0繞水平軸轉(zhuǎn)動,其阻轉(zhuǎn)矩M=-aw(a為常數(shù))。求經(jīng)過多長時間,角速率降至初角速率的一半,在此時間內(nèi)共轉(zhuǎn)多少轉(zhuǎn)?解:以飛輪為研究對象,由質(zhì)心定軸轉(zhuǎn)動的微分多項式,有Mw0將(1)式變換,有將上式求定積分,得定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動微分多項式將(1)式改寫為即將上式求定積分,得轉(zhuǎn)過的角度為因而轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)例9如圖所示,漸開線蝸桿各繞定軸O1、O2轉(zhuǎn)動,其直徑分別為r1、r2,質(zhì)量分別為m1、m2,轉(zhuǎn)動力矩分別為J1、J2,今在輪O1上作用一扭力M,求其角加速度。v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

解:分別以三輪為研究對象,受力如圖,由質(zhì)心定軸轉(zhuǎn)動的微分多項式,有由運動學(xué)關(guān)系,得注意到,聯(lián)立求解以上三式得O1r1r2O2MFO1yFO1xFtFnm1gFO2yFO2xm2gO1O2F′tF′nMOFOxFOyW=mgOFOyFOxW=mg解除約束前:FOx=0,FOy=mg/2忽然解除約束瞬時:FOx=?,FOy=?例題10關(guān)于忽然解除約束問題**v4y物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))

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