动力学习题课课件.ppt

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1、动力学习题课,1,思考题12-2 如果有 ,以及质点系初始时静止:即满足质心坐标 守恒条件。试证明在任意瞬时存在下述关系: 。,证明:,质心坐标 守恒:,2,习题12-1 求各刚体的动量。,(1),(2),3,(3),(4),4,习题12-8 求滑块A的位移。,5,习题12-8 求滑块A的位移。,因为,所以A与B构成的系统在水平方向质心位置守恒。即:,6,习题12-9 求A点的轨迹方程。,7,习题12-9 求A点的轨迹方程。,因为,所以AB杆在水平方向质心位置守恒。即:,8,习题12-10 求:(1)电机的水平运动;(2)如果电机外壳用螺栓固定在基础上,则作用在螺栓上的最大水平力为多少?,9,

2、习题12-10,(1),因为,所以电机、均质杆、重物构成的系统在水平方向质心位置守恒。即:,10,习题12-10 (2)若电机外壳固定,对电机、均质杆、重物构成的系统运用质心运动定理:,代入,11,习题12-10,12,习题 12-12 求轴O对杆的约束力。,13,习题 12-12 求轴O对杆的约束力。,根据质心运动定理,14,习题10-1 计算下列情况下物体对转轴O的动量矩。,(1)均质圆盘,(2)均质杆,15,习题10-1 计算下列情况下物体对转轴O的动量矩。,(3)均质偏心圆盘,16,习题13-3 如将绳下拉,使圆周半径缩小一半,求此时小球的速度及绳的拉力。,17,习题13-3 如将绳下

3、拉,使圆周半径缩小一半,求此时小球的速度及绳的拉力。,对于小球,因为,所以 小球对O点动量矩守恒。,18,习题13-4 求圆盘角速度和角加速度。,19,习题13-4 求圆盘角速度和角加速度。,对于圆盘和人构成的系统,因为,所以圆盘和人构成的系统对O点动量矩守恒。,令圆盘角速度为,(顺时针方向),则,的绝对速度为,(负号表示圆盘角加速度与 人行走的加速度反向),20,习题 13-8 忽略绳的质量,求重物A上升的加速度和绳的拉力。,21,解法1:首先取滑轮,其次分析重物A。,令重物有向上的速度,,向上的加速度,。,则滑轮有逆时针的角速度,。,对滑轮运用动量矩定理:,对重物A:,联立(1)、(2)式

4、解得,(1),(2),22,解法2:首先取滑轮与重物构成的系统,其次分析重物A。,令重物有向上的速度,,向上的加速度,。,则滑轮有逆时针的角速度,。,研究滑轮与重物构成的系统,其相对于O轴的动量矩为,根据动量矩动理:,对重物A:,23,思考:求重物A加速度和绳的拉力。,24,25,习题13-10 求轮O1的角加速度,26,习题13-10 解法一:用刚体定轴转动微分方程。,对轮1,对O1点用刚体定轴转动微分方程,有,对轮2,对O2点用刚体定轴转动微分方程,有,(1),(2),(3),联立(1)(2)(3)解得,27,解法二:用动量矩定理,(1),(2),(3),联立(1)(2)(3)解得,28,

5、习题13-17 求重物A的加速度。,29,习题13-17 解:把A和轮子分开分析,如图所示。 令重物A有向下的加速度为 ,则轮子的加速度为 。,对轮,对轮子与地面的接触点O1运用动量矩定理,有:,(1),对重物A,有:,(2),联立(1)、(2)式,解得:,30,注:一般地,只能相对于固定点或固定轴用动量矩定理,或者对于质心运用动量矩定理。这里,对于轮子与地面的接触点O1(即速度瞬心)也可用动量矩定理,只是一种特殊情况.,31,14-7 计算下列情况下物体的动能。,(a),(b),32,14-7 计算下列情况下物体的动能。,(c),或:,33,14-8 求重物上升距离s时的速度及加速度。,34

6、,14-8 求重物上升距离s时的速度及加速度。,解:令重物上升距离s后,速度为 .,根据动能定理,有,(1),将(1)式两边对时间求导。得到:,35,14-8 求重物上升距离s时的速度及加速度。,将(1)式两边对时间求导。得到:,而,,解得加速度,注:求加速度也可用动量矩定理。,36,14-13 求A运动到OB连线上的时候A点的速度。,37,14-13 求A运动到OB连线上的时候A点的速度。,解:初始位置:AB杆作平动,则,最终位置:AB杆速度P瞬心位于B点,则,此时令A点速度为,38,14-13 求A运动到OB连线上的时候A点的速度。,39,14-13 求A运动到OB连线上的时候A点的速度。

7、,根据动能定理:,解得,40,14-14 求杆OA的角速度。,41,14-14 求杆OA的角速度。,考虑由OA杆和轮A组成的系统。初始状态时系统静止,则,末态时,OA的转角为,。令此时OA杆的角速度为,,轮A的角速度为,。动能为,(2),(1),式中,。由运动学可知:,且,,代入(1)式得,(3),42,14-14 求杆OA的角速度。,根据动能定理,解得杆OA的角速度,(4)式两边对时间求导数,并由,(4),,解得杆OA的角加速度,注:求OA的角加速度也可用动量矩定理。,43,14-25 求杆的角速度和角加速度。,44,14-25 求杆的角速度和角加速度。,解:首先分析圆盘。圆盘受力分析如图。根据对质心的动量矩定理:,(1),则,,又因为初角速度为零,所以,。即:圆盘作平动。,45,14-25 求杆的角速度和角加速度。,当杆转到与水平线成,角时,系统受力分析如图。根据动能定理,有,(2),因为杆和圆盘在初始位置由静止释放,所以,令终态时杆OA的角速度为,,由于在运动过程中圆盘作平动,所以,代入(2)式,有,(3),46,14-25 求杆的角速度和角加速度。,得:,得到,(3)式两边对时间求导,并注意到,得到,注:求角加速度也可用动量矩定理。,47,

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