《物理學(xué)基本教程》課后答案第四章剛體的轉(zhuǎn)動

1、第五章剛體的轉(zhuǎn)動513如圖513(a)所示，滑輪轉(zhuǎn)動慣量為0.01，半徑為7cm，物2mkg?體質(zhì)量為5kg，由一繩與倔強(qiáng)系數(shù)k=200Nm的彈簧相連，若繩與滑輪間無相對滑動，滑輪軸上的摩擦忽略不計(jì)，求：(1)當(dāng)繩拉直彈簧無伸長時(shí)，使物體由靜止而下落的最大距離；(2)物體速度達(dá)最大值的位置及最大速率分析下面的517題中將證明，如果繞定軸轉(zhuǎn)動的剛體除受到軸的支承力外僅受重力作用，則由剛體和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒如果將滑輪、地球和物體與彈

2、簧組成一個(gè)彈性系統(tǒng)和重力系統(tǒng)合成的系統(tǒng)，當(dāng)無重力和彈性力以外的力作功的情況下，整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，可以應(yīng)用機(jī)械能守恒定律下面的解則僅應(yīng)用功能原理和力矩所作的功與剛體轉(zhuǎn)動動能的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算解(1)物體由靜止而下落到最低點(diǎn)時(shí)，速度為零，位移為，在此期間1x重力所作的功完全轉(zhuǎn)換為彈簧彈性勢能的增量，即21121kxmgx?m0.49m2008.95221?????kmgx(2)物體與滑輪受力如圖513(b)所示，設(shè)物體的最大速率為，此時(shí)的位

3、0v移為，加速度，滑輪的角加速度，分別應(yīng)用牛頓第二定律0x00?a000??Ra?和轉(zhuǎn)動定律kFT2FT1J?aF’T1mmg(a)(b)圖513別對運(yùn)動物體作受力分析，對轉(zhuǎn)動的滑輪作所受力矩的分析，然后分別應(yīng)用牛頓第二定律和轉(zhuǎn)動定律解(1)各物體與滑輪受力情況如圖57（b）所示，其中FT1=F’T1，F(xiàn)T2=F’T2，軸對滑輪的支承力FN不產(chǎn)生力矩，選取物體運(yùn)動方向?yàn)樽鴺?biāo)軸正向，分別應(yīng)用牛頓第二定律和轉(zhuǎn)動定律，可得由于物體的加速度等于

4、滑輪邊緣的線速度，則，與以上各式聯(lián)立解得?Ra?22121rads3021)(30sin??????gmRRmmmm?N340)(1T1????RgmFN316)30sin(2T2?????RgmF2ms3???Ra(2)m1到達(dá)地面的時(shí)間為s0.816s3122????aht、51一個(gè)勻質(zhì)圓盤由靜止開始以恒定角加速度繞過中心而垂直于盤面的定軸轉(zhuǎn)動在某一時(shí)刻，轉(zhuǎn)速為10rs，再轉(zhuǎn)60轉(zhuǎn)后，轉(zhuǎn)速變?yōu)?5rs，試計(jì)算：(1)角加速度；(2)