理論力學(xué)剛體習(xí)題

1、剛體習(xí)題,一、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,[ B ],4 .,2. 寫出下列剛體對(duì)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：,半徑為 ，質(zhì)量為 的均有圓盤連接一根長(zhǎng)為 質(zhì)量為 的勻質(zhì)直棒。,二、守恒量,質(zhì)量為m、橫截面半徑為R的實(shí)心勻質(zhì)圓柱體，在水平面上做無(wú)滑動(dòng)的滾動(dòng)，如果圓柱體的中心軸線方向不變，且其質(zhì)心以速度v水平勻速運(yùn)動(dòng)，則剛體的動(dòng)量的大小為——，動(dòng)能等于——，對(duì)中心軸線的角動(dòng)量大小為——。,√,√,X,7 .,2 如圖所示，一光滑細(xì)桿上端

2、由光滑鉸鏈固定，桿可繞其上端在任意角度的錐面上繞豎直軸OO’作勻角速轉(zhuǎn)動(dòng)，有一小環(huán)套在桿的上端?，F(xiàn)使桿在一個(gè)錐面上運(yùn)動(dòng)起來(lái)，而后小環(huán)由靜止開(kāi)始沿桿下滑。在小環(huán)下滑過(guò)程中，小環(huán)、桿和地球系統(tǒng)的機(jī)械能以及小環(huán)加桿對(duì)OO’軸的角動(dòng)量 （ ）,解：兩飛輪通過(guò)摩擦達(dá)到共同速度,合外力矩為0，系統(tǒng)角動(dòng)量守恒。,共同角速度,嚙合過(guò)程機(jī)械能損失：,3：兩個(gè)共軸飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為J1、J2，角速度分別為 ?1 、?2，求兩飛輪嚙合后共同的角速度 ? 。

3、嚙合過(guò)程機(jī)械能損失。,4. 花樣滑冰者，開(kāi)始自轉(zhuǎn)時(shí)，其動(dòng)能為 ，然后將手臂收回，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減少到原來(lái)的 ，此時(shí)的角速度變?yōu)棣?，動(dòng)能變?yōu)镋，則有關(guān)系（A） （B）   （C）         （D）,[ D ],9 .,5. 一圓盤正繞垂直于盤面的水平光滑固定軸O轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖射

4、來(lái)兩個(gè)質(zhì)量相同，速度大小相同，方向相反并在一條直線上的子彈，子彈射入圓盤并且留在盤內(nèi)，子彈射入后的瞬間，圓盤的角速度,（A）增大；（B）減??；（C）不變；（D）不能確定。,[ B ],10 .,桿子旋轉(zhuǎn)角速度的變化,4-37 一長(zhǎng)為l、質(zhì)量為m的均勻細(xì)棒，在光滑的平面上繞質(zhì)心作無(wú)滑動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)，其角速度為?。若棒突然改繞其一端轉(zhuǎn)動(dòng)，求：（1）以端點(diǎn)為轉(zhuǎn)軸的角速度??；（2）在此過(guò)程中轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的改變。,6.如下圖, 均勻細(xì)桿可繞距其一端

5、l/4（l為桿長(zhǎng)）的水平軸o在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，桿的質(zhì)量為m、當(dāng)桿自由懸掛時(shí)，給它一個(gè)起始角速度ω，如桿恰能持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)而不擺動(dòng)（不計(jì)一切摩擦），則,（C）,（B）,（D）,（A）,(C),ω,11 .,光滑地面上豎直桿子的倒下,一長(zhǎng)為l、質(zhì)量為M的均勻細(xì)桿，豎直放置在光滑水平桌面上并保持靜止。擾動(dòng)后開(kāi)始倒下，試求落地時(shí)桿子的速度。,,,,,,Ex 質(zhì)量為M1=24kg和M2=6kg的兩個(gè)圓輪,可分別繞兩個(gè)水平光滑固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。一輕繩跨過(guò)這兩個(gè)

6、圓輪，兩端分別懸掛質(zhì)量為m1=20kg 和m2=10kg的靜止物體。試問(wèn)重物m1下降高度為h=0.5m所需時(shí)間和物體達(dá)到的速度。(已知J1=M1R2/2,J2=M2r2/2),,,,,,,M,R,m,,,,,,光滑桌上桿子與小球的彈性碰撞,一長(zhǎng)為l、質(zhì)量為M的均勻細(xì)棒，靜止于光滑水平桌面上。一質(zhì)量為m的小球以初速v0與棒的端點(diǎn)垂直地作彈性碰撞，求碰撞后小球與棒的運(yùn)動(dòng)情況。,如圖所示，一半徑為R的勻質(zhì)小木球固結(jié)在一長(zhǎng)度為l的勻質(zhì)細(xì)棒的下

7、端，且可繞水平光滑固定軸O轉(zhuǎn)動(dòng)。今有一質(zhì)量為m，速度為v0的子彈，沿著與水平面成α角的方向射向球心，且嵌于球心。已知小木球、細(xì)棒對(duì)通過(guò)O的水平軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的總和為J。試求子彈嵌入球心后整個(gè)系統(tǒng)上升到最高位置時(shí)桿子與水平面所成的角度β。,三、定軸轉(zhuǎn)動(dòng),怎么判斷雞蛋的生與熟？,,[ A ],6 .,2.如圖示，A、B為兩個(gè)相同的繞著輕繩的定滑輪，A 滑輪掛一質(zhì)量為M 的物體，B滑輪受拉力F，而且F = Mg，設(shè)A、B兩滑輪的角加速度分別

8、為βA、βB，不計(jì)滑輪軸的摩擦，則有,(A) βA= βB ;,(B) βA < βB ;,(C) βA > βB ;,(D) 開(kāi)始時(shí) βA= βB ，以后 βA< βB 。,[ B ],5 .,1 質(zhì)量為m1、m2的兩物體由一根輕繩懸掛在組合輪的兩端．設(shè)兩輪的半徑分別為R和r，兩輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為J1和J2，忽略各種摩擦，試求兩物體的加速度和繩的張力．,,計(jì)算題：,Ex.一輕繩過(guò)一半徑為R、質(zhì)量為

9、m/4的滑輪，質(zhì)量為m的人抓住了繩的一端，另一端系一質(zhì)量為m/2的重物，開(kāi)始靜止，求人相對(duì)于繩勻速上爬時(shí)，重物上升的加速度。,,12 .,Ex 質(zhì)量為M1=24kg的圓輪,可繞水平光滑固定軸轉(zhuǎn)動(dòng),一輕繩纏繞于輪上,另一端通過(guò)質(zhì)量為M2=5kg的圓盤形定滑輪懸有m=10kg的物體.求當(dāng)重物由靜止開(kāi)始下降了h=0.5m時(shí),(1)物體的速度;(2)繩中張力.(已知J1=M1R2/2,J2=M2r2/2),2. 斜面傾角為θ ，質(zhì)量分別為

10、 m1 和m2 物體經(jīng)細(xì)繩聯(lián)接，繞過(guò) 一定滑輪。定滑輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 J,半徑為r 。求 m2 下落的加速度.（設(shè) m1與斜面的摩擦因數(shù)為 μ）,解：分析受力：(圖示),滑輪：,聯(lián)系量,13 .,解得,討論：是否有其它計(jì)算方法？,功能關(guān)系！,即,14 .,3、 有一質(zhì)量為m1、長(zhǎng)為l的均勻細(xì)棒，靜止平放在滑動(dòng)摩擦系數(shù)為?的水平桌面上，它可繞通過(guò)其端點(diǎn)O且與桌面垂直的固定光滑軸轉(zhuǎn)動(dòng)，另有一水平運(yùn)動(dòng)質(zhì)量為m2的小滑塊，從側(cè)面垂直于棒與棒的另

11、一端A相碰撞，設(shè)碰撞時(shí)間極短。已知小滑塊在碰撞前后的速度分別為 和 ，如圖所示。求碰撞后從細(xì)棒開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)到停止轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程所需的時(shí)間。,解：碰撞瞬間，摩擦力與碰撞力相比極小，可視為碰撞前后系統(tǒng)角動(dòng)量守恒,碰撞后棒所受的力矩為,得,碰撞后棒的角動(dòng)量,解得,16 .,4. 一質(zhì)量為 ，長(zhǎng)為 的剛體棒懸于過(guò) 點(diǎn)的水平軸上，棒對(duì) 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 。若棒在豎直位置時(shí)，有一水平力 作用在距 點(diǎn) 處，（1）計(jì)算軸對(duì)棒的作用

12、力；（2）當(dāng)力 作用在何處時(shí)，O軸對(duì)棒端無(wú)作用力。,四、平面運(yùn)動(dòng),1 一質(zhì)量為m1的板，受水平力F的作用沿水平方向運(yùn)動(dòng)，板與平面間的摩擦系數(shù)為μ，在板上放一質(zhì)量為m2的實(shí)心圓柱，如圖所示。此圓柱在板上只滾動(dòng)而不滑動(dòng)，求板的加速度。,板 F-f2-f1=m1a ①,圓柱的質(zhì)心 f2=m2(a-R?) ②,解：,③,f1=μ(m1+m2)g ④,由式②③得,⑤,將式④⑤代入①得：,P

13、. 繞有電纜的大木軸，質(zhì)量為 ，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 ，外半徑 ，內(nèi)半徑 ，如圖所示，當(dāng)用 水平拉力拉電纜的一端時(shí)，（1）大木軸怎樣運(yùn)動(dòng)？（2）軸心O的加速度為多大？軸角加速度為多大？（3）摩擦力為多大？（4）當(dāng)力與水平方向成一定角時(shí)，大木軸將向左滾動(dòng)。要使木軸仍向右滾動(dòng)，最大為多大？,習(xí)