动力学习题

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11-6 导线张力激励器的核心部件是一如图所示的凸轮机构,半径为r ,偏心距为e 的圆形凸轮可绕O 轴以匀角速ω转动,带动滑杆D 在套筒E 中做水平方向的往复运动,从而改变导线的张力。已知凸轮质量为m 1,滑杆质量为m 2,求在任一瞬时机座地脚螺钉所受的附加动约束力。

(答案: t e m m R x ωωcos )(221+-=,t e m R y ωωsin 21-=)

11-9 如图所示涡轮机叶片工作原理图,水柱沿水平方向以速度v 1射向涡轮的固定叶片,已知水柱的体积流量为q v ,密度为ρ,水流出的速度v 2与水平线成 α 角。求水柱对固定叶片的动水压力。

(答案: )cos (21αρv v q R v x +=)

12-3 重物A 质量为m 1,系在绳子上,绳子跨过不计质量的固定滑轮D ,并绕在鼓轮B 上,如图所示。由于重物下降,带动了轮C ,使它沿水平轨道滚动而不滑动,设鼓轮半径为r ,轮C 的半径为R ,两者固连在一起,总质量为m 2,对于其水平轴O 的回转半径为ρ,求重物A 的加速度。 (答案:)

()()(222212

1R m r R m R r g m a A ++++=ρ)

12-8 如图所示的均质杆AB 长为l ,放在铅直平面内,杆的一端A 靠在光滑的铅直墙上,另一端B 放在光滑的水平地板上,并与水平面成0ϕ角。此后,令杆由静止状态倒下,求(1)杆在任意位置时的角加速度和角速度;(2)当杆脱离墙时,此杆与水平面所夹的角。

(答案:(1))sin (sin 3,cos 230ϕϕωϕα-==l g l g ;(2))sin 3

2arcsin(01ϕϕ=)

12-9 均质圆柱体质量为m ,半径为r ,放在倾斜角为60º的斜面上,如图所示。一细绳缠在圆柱体上,其一端固定于A 点,AB 平行于斜面。若圆柱体与斜面间的摩擦系数f =1/3,试求圆柱体中心C 的加速度。

(答案: a C =0.355g )

图12-8 图12-9 图12-10

12-10 均质圆柱体A 和B 的质量均为m ,半径为r ,一绳缠在绕固定轴O 转动的圆柱体A 上,绳的另一端绕在圆柱体B 上,如图所示,摩擦不计。求:(1)圆柱体B 下落时质心的加速度;(2)若在圆柱体A 上作用一逆时针转向、矩为M 的力偶,试问在什么条件下圆柱体B 的质心加速度将向上。

(答案:(1)g a 5

4=;(2)M>2mgr ) 13-3 如图所示的平面机构由两均质杆AB 、BO 组成,两杆的质量均为m ,长度均为l ,并始终在铅垂平面内运动。现在杆AB 上作用一不变的力偶矩M ,机构从图示位置由静止开始运动。不计摩擦,试求当杆AB 上的A 点即将碰到铰支座O 时,A 端点的运动速度大小。 (答案:)]cos 1([3θθ--=mgl M m

v A )

13-8 图所示两种支持情况的均质正方形板,边长均为a ,质量均为m ,初始时均处于静止状态。受某干扰后均沿顺时针方向倒下,不计摩擦,求当OA 边处于水平位置时,两方板的角速度。 (答案:rad/s 12.3rad/s 47.221a

a ==ωω,)

13-11 如图所示重物M 的质量为m ,用固定于点O 的线悬挂在图示位置,线长为l 。起初线与铅直线成θ 角,重物初速度等于零。重物运动后,线OM 碰到铁钉O 1,其位置由极坐标h=OO 1和β 角确定。铁钉和重物的尺寸忽略不计。问θ 角至少应为多大时,重物可

绕铁钉划一圆周轨迹。并求线OM 在碰到铁钉前后的瞬时张力的变化。 (答案:⎥⎦

⎤⎢⎣⎡-+-23)cos 23(arccos βθl h ,张力增加)cos 23(2β+l h mg )

题13-11 题13-12

13-12 正方形均质板的质量为40kg ,在铅直平面内以三根软绳拉住,板的边长b =100mm ,如图所示。求:(1)当软绳FG 剪断后,木板开始运动的加速度以及AD 和BE 两绳的张力;(2)当AD 和BE 两绳位于铅直位置时,板中心C 的加速度和两绳的张力。

思考题:对于图示结构当其几何参数、板的质量参数改变后,绳子的拉力有没有可能为零,此时板的运动过程是怎样的?? (答案:N

5.248 ,m/s 63.2)32(N;268 N,72 ,m/s 9.42122===-=======B A a C B A t F F g a a F F g a a

13-22 如图所示,均质细杆AB 长为l ,质量为m ,由直立位置开始滑动,上端A 沿墙壁向下滑,下端B 沿地板向右滑,不计摩擦。求细杆在任一位置ϕ 时A 、B 处的反力。 (答案:)]3

2(sin sin 91[4 ,)32(sin cos 49-+=-=ϕϕϕϕmg F mg F B A )

13-23 均质细杆AB 长为l ,质量为m ,起初靠在铅垂墙壁上,由于微小干扰,杆绕B 点倾倒,如图所示。不计摩擦,求:(1)B 端未脱离墙时AB 杆的角速度、角加速度;(2)B 端脱离墙壁时的θ1角;(3)杆着地时质心的速度及杆的角速度。 (答案:l

g gl v l g l g C 38,731 32arccos ;sin 23 ,)cos 1(31====-=ωθθαθω,) 14-8图示均质定滑轮铰接在铅直无重的悬臂梁上,用绳与滑块相接。已知轮半径为1m 、重力的大小为20kN ,滑块重力的大小为10kN ,梁长为2m ,斜面倾角tan θ = 3/4,动摩擦系数为0.1。若在轮O 上作用一常力偶矩M = 10kN·m 。试求(1)滑块B 上升的加速度;(2)A 处的约束力。