理論力學A課本習題答案:動力學I第三章動力學(2)習題解答_第1頁
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文檔簡介

1、PAGE 321 由于圓盤純滾動,所以有根據(jù)質(zhì)心運動定理有:根據(jù)相對質(zhì)心的動量矩定理有求解上式可得:,若圓盤無滑動,摩擦力應滿足,由此可得:當:時,322 研究AB桿,BD繩剪斷后,其受力如圖所示,由于水平方向沒有力的作用,根據(jù)質(zhì)心運動定理可知AB桿質(zhì)心C的加速度鉛垂。由質(zhì)心運動定理有:根據(jù)相對質(zhì)心的動量矩定理有:剛體AB作平面運動,運動初始時,角速度為零。PA點的加速度水平,AB桿的加速度瞬心位于P點。有運動關系式求解以上三式可求得:AR335 設板和圓盤中心O的加速度分別為,圓盤的角加速度為,圓盤上與板的接觸點為A,則A點的加速度為將上式在水平方向投影有 (a)取圓盤為研究對象,受力如圖,

2、應用質(zhì)心運動定理有 (b)應用相對質(zhì)心動量矩定理有 (c)再取板為研究對象,受力如圖,應用質(zhì)心運動定理有 (d ) 作用在板上的滑動摩擦力為: (e)由上式可解得:329 解:由于系統(tǒng)在運動過程中,只有AB桿的重力作功,因此應用動能定理,可求出有關的速度和加速度。系統(tǒng)運動到一般位置時,其動能為AB桿的動能與圓盤A的動能之和:P其中:因此系統(tǒng)的動能可以表示成:系統(tǒng)從位置運動到任意角位置,AB桿的重力所作的功為: 根據(jù)動能定理的積分形式 初始時系統(tǒng)靜止,所以,因此有將上式對時間求導可得:將上式中消去可得:根據(jù)初始條件,可求得初始瞬時AB桿的角加速度 因為,所以AB桿的角加速度為順時針。初始瞬時AB

3、桿的角速度為零,此時AB桿的加速度瞬心在點,由此可求出AB桿上A點的加速度:C333 設碰撞后滑塊的速度、AB桿的角速度如圖所示根據(jù)沖量矩定理有: (a)其中:為AB桿質(zhì)心的速度,根據(jù)平面運動關系有 (b)再根據(jù)對固定點的沖量矩定理:系統(tǒng)對固定點A(與鉸鏈A重合且相對地面不動的點)的動量矩為滑塊對A點的動量矩和AB桿對A點的動量矩,由于滑塊的動量過A點,因此滑塊對A點無動量矩,AB桿對A點的動量矩(也是系統(tǒng)對A點的動量矩)為將其代入沖量矩定理有: (c) 由(a,b,c)三式求解可得: (滑塊的真實方向與圖示相反)334 研究整體,系統(tǒng)對A軸的動量矩為:其中:AC桿對A軸的動量矩為 設為BC桿

4、的質(zhì)心,BC 桿對A軸的動量矩為 根據(jù)沖量矩定理 可得:BC (a) 再研究BC桿,其對與C點重合的固定點的動量矩為根據(jù)沖量矩定理有: (b)聯(lián)立求解(a),(b) 可得335 碰撞前,彈簧有靜變形第一階段:與通過完全塑性碰撞后一起向下運動,不計常規(guī)力,碰撞前后動量守恒,因此有:碰撞結(jié)束時兩物體向下運動的速度為第二階段:與一起向下運動后再回到碰撞結(jié)束時的初始位置,根據(jù)機械能守恒可知:此時的速度向上,大小仍然為第三階段:與一起上升到最高位置,此時彈簧被拉長。根據(jù)動能定理有:上式可表示成:若使脫離地面,彈簧的拉力必須大于其重力,因此有,將代入上式求得:。若,則BA注:上述結(jié)果是在假設與始終粘連在一起的條件下得到的,若與之間沒有粘著力,答案應為,如何求解,請思考。336 取AB桿為研究對象,初始時,桿上的A點與水平桿上的O點重合,當時系統(tǒng)靜止,AB桿上A點的速度為,角速度為,初始時受到?jīng)_擊力的作用,應用對固定點O的沖量矩定理可得其中:BA由此解得當時,滑塊A以加速度向右運動,取AB桿為研究對象,應用相對動點A的動量矩定理有:將上式積分并簡化可得:其中C是積分常數(shù)由初始條件確定出。上式可表示成若AB桿可轉(zhuǎn)動整圈,則應有,因此。若的最小值大

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