第八章 刚体的基本运动
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理论力学第2版(唐国兴王永廉主编)课后答案理论力学第2版内容简介第2版前言第1版前言第一章静力学基础知识要点解题方法难题解析习题解答第二章平面汇交力系知识要点解题方法难题解析习题解答第三章力矩、力偶与平面力偶系知识要点解题方法习题解答第四章平面任意力系知识要点解题方法难题解析习题解答第五章空间力系知识要点解题方法习题解答第六章静力学专题知识要点解题方法习题解答第七章点的运动学知识要点解题方法难题解析习题解答第八章刚体的基本运动知识要点解题方法习题解答第九章点的合成运动知识要点解题方法难题解析习题解答第十章刚体的平面运动知识要点解题方法难题解析习题解答第十一章质点动力学基本方程知识要点解题方法难题解析第十二章动量定理知识要点解题方法难题解析习题解答第十三章动量矩定理知识要点解题方法难题解析习题解答第十四章动能定理知识要点解题方法难题解析习题解答第十五章动静法知识要点解题方法习题解答参考文献理论力学第2版目录机械工业出版社本书是与唐国兴、王永廉主编的《理论力学》(第2版)配套的教学与学习指导书。
本书按主教材的章节顺序编写,每章分为知识要点、解题方法、难题解析与习题解答四个部分。
其中,“知识要点”部分提纲挈领地对该章的基本概念、基本理论和基本公式进行归纳总结,以方便读者复习、记忆和查询;“解题方法”部分深入细致地介绍解题思路、解题方法和解题技巧,以提高读者分析问题和解决问题的能力;“难题解析”部分精选若干在主教材的例题与习题中没有涉及的典型难题进行深入分析,以拓展读者视野,满足读者深入学习的需要;“习题解答”部分对主教材中该章的全部习题均给出求解思路和答案,但不提供详细解题过程,以期在帮助读者自主学习和练习的同时为他们留出适量的思考空间。
本书继承了主教材的风格特点,结构严谨、层次分明、语言精练、通俗易懂。
本书虽与主教材配套,但其结构体系完整,亦可单独使用。
本书可作为应用型本科院校与民办二级学院工科各专业学生的.学习和应试指导书,同样适合高职高专、自学自考和成人教育的学生使用,对考研者、教师和工程技术人员也是一本很好的参考书。
第八章刚体的基本运动一、内容提要刚体的基本运动包括刚体的平动和定轴转动。
1、刚体的平动(1)刚体的平动的定义:刚体在运动过程中,若其上任一条直线始终保持平行于它的初始位置,称这种运动为刚体的平动。
(2)刚体平动的运动特征:刚体平动时,其上各点的轨迹形状相同并彼此平行;在每一瞬时,刚体上各点的速度相同,各点的加速度也相同。
因此刚体的平动可简化为一个点的运动来研究。
2、刚体的定轴转动(1)刚体的定轴转动的定义:刚体运动时,若其上(或其延伸部分)有一条直线始终保持不变,称这种运动为刚体的定轴转动。
(2)刚体的定轴转动的运动特征:刚体定轴转动时,其上各点均在垂直于转轴的平面内绕转轴作圆周运动。
(3)刚体的转动规律转动方程ϕ=f(t)角速度ω=dϕ /d t角加速度ε=dω t(4)转动刚体上各点速度和加速度速度V=Rω加速度aτ=Rεa n=Rω2全加速度大小和方向a=√ aτ +a n(5)转动刚体上各点速度和加速度的矢积表示:若沿转轴作出刚体的角速度矢ω和角加速度矢ε,则定轴转动刚体内任一点的速度V=ω⨯ r4142 加速度 a=a τ+a n =ε ⨯ r + ω ⨯ V二、基本要求1、熟练掌握刚体平动的运动特征。
2、熟练掌握刚体的转动规律和转动刚体上各点速度和加速度的求解。
三、典型例题1、曲柄O 1A 和O 2B 的长度均为2R ,分别绕水平固定轴O 1和O 2转动,固连于连杆AB 的齿轮Ⅰ带动齿轮Ⅱ绕O 轴转动。
若已知曲柄O 1A 的角速度为ω、角加速度为ε,O 1O 2=AB , 齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ的半径均为R 。
试求齿轮Ⅱ节圆上任一点D 的加速度。
解 轮Ⅰ与AB 杆固连在一起作平动。
设N 点是轮Ⅰ节圆与轮Ⅱ的接触点,则有 V N =V A =2R ω ;a τN =a τA =2R ε ; a n N =a n A =2R 2ω又设M 点是轮Ⅱ节圆与轮Ⅰ的接触点,因两轮之间无相对滑动,所以有εM τ43V M =V N =2R ω ; a τM = a τN =2R ε因为轮Ⅱ作定轴转动,设其角速度为2ω,角加速度为2ε,则又有 V M = R 2ω,a τM =R 2ε,所以有 2ω=2ω ; 2ε=2ε 轮Ⅱ节圆任一点D 的切向和法向加速度大小分别为 a τD = R 2ε=2R ε ; a n D =R 22ω=4R 2ω 故点D 的加速度大小为 a D =()()222242ωετ+=+R a a nDD方向可由a D 与D 点处半径夹角α的正切表示为 tan α=22ωετ=nDD aa。