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文档简介

.,:力臂,刚体绕Oz轴旋转,力作用在刚体上点P,且在转动平面内,为由点O到力的作用点P的径矢.,对转轴Z的力矩,一力矩(Torque),.,2)合力矩等于各分力矩的矢量和,其中对转轴的力矩为零,故对转轴的力矩,.,3)刚体内作用力和反作用力的力矩互相抵消,O,.,二转动定律(LawofRotationofaRigidBodyaboutaFixedAxis),2)刚体,质量元受外力,内力,1)单个质点与转轴刚性连接,外力矩,内力矩,.,刚体定轴转动的角加速度与它所受的合外力矩成正比,与刚体的转动惯量成反比.,转动定律,定义转动惯量(MomentofInertia),.,三转动惯量,物理意义:转动惯性的量度.,质量离散分布刚体的转动惯量,转动惯性的计算方法,.,1、转动惯量的大小取决于刚体的质量及其分布、形状及转轴的位置.,2、转动惯量是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。地位等同于质点力学中质点的质量。,3、转动惯量的单位是,量纲是ML2,.,解设棒的线密度为,取一距离转轴OO为处的质量元,例1一质量为、长为的均匀细长棒,求通过棒中心并与棒垂直的轴的转动惯量.,如转轴过端点垂直于棒,.,例2一质量为、半径为的均匀圆盘,求通过盘中心O并与盘面垂直的轴的转动惯量.,解设圆盘面密度为,在盘上取半径为,宽为的圆环,而,圆环质量,所以,圆环对轴的转动惯量,.,例3质量为的物体A静止在光滑水平面上,和一质量不计的绳索相连接,绳索跨过一半径为R、质量为的圆柱形滑轮C,并系在另一质量为的物体B上.滑轮与绳索间没有滑动,且滑轮与轴承间的摩擦力可略去不计.问:(1)两物体的线加速度为多少?水平和竖直两段绳索的张力各为多少?(2)物体B从,静止落下距离时,其速率是多少?(若水平面不光滑又如何?),.,解(1)隔离物体分别对物体A、B及滑轮作受力分析,取坐标如图,运用牛顿第二定律、转动定律列方程.,.,如令,可得,(2)B由静止出发作匀加速直线运动,下落的速率,.,例4一长为质量为匀质细杆竖直放置,其下端与一固定铰链O相接,并可绕其转动.由于此竖直放置的细杆处于非稳定平衡状态,当其受到微小扰动时,细杆将在重力作用下由静止开始绕铰链O转动.试计算细杆转动到与竖直线成角时的角加速度和角速度.,解细杆受重力和铰链对细杆的约束力作用,由转动定律得,.,式中,得,由角加速度的定义,代入初始条件积分得,.,补充:证明球体对任意直径的转动惯量为:,证明:如图所示,在坐

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