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一级基础科目(二)辅导:动力学基本原理例题

|0·2009-10-19 15:27:29浏览0 收藏0

  [例4―3―1] 图4―3―1所示半径为R的偏心轮绕O轴以匀角速度。转动,推动导板AB沿铅垂轨道运动。已知偏心距OC=e,开始时OC沿水平线。若在导板顶部放有一质量为m的物块M,求:(1)物块对导板的最大反力及此时偏心C的位置;(2)使物块不离开导板的ω的最大值。  

  [解] 本题根据题意可列出物块的运动方程,运用导数的运算可求物块的加速度。于是应用质点的运动微分方程,可求出导板对物块的反力。属于第一类问题。

  (1)对象:取物块M为研究对象。

  (2)受力分析:选任一瞬时t进行分析,作用于物块上的力有重力P和导板对物块的作用力N,受力图如图4―3―1(b)所示。

  (3)运动分析:物块沿铅垂线运动。

  (4)选坐标:由于物块沿铅垂线运动,将坐标原点取在固定点O上,并取x轴铅垂向上为正。

  (5)建立运动微分方程并解。

 

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  [例4―3-1] 图4―3―2(a)所示桥式起重机上的小车,吊着重为P=100kN的物体沿水平桥架以速度v0=lm/s作匀速直线移动。重物的重心到悬挂点的距离为l=5m。当小车突然停车时,重物因惯性而继续运动,此后则绕悬挂点摆动。试求钢丝绳的最大拉力。  

  [解] 取重物为研究对象,并将重物视为质点。设小车突然停车后的任意瞬时t,钢丝绳与铅垂线的夹角为φ (φ角由图示铅垂轴x的正向逆时针转向量取为正)。作用在重物上的力有:重物的重力P和钢丝绳的拉力T,受力图如图4-3―2b所示。取自然轴系的τ、n轴的正向如图示(τ轴指向φ增加的一方)。由式(4―3―5)可得

  解题注意事项

  1,质点动力学基本方程只适用于惯性坐标系,其中各项加速度必须为绝对加速度。

  2.有限个质点组成的质点系用动力学基本方程求解时,必须对每一个质点建立方程。

  3.建立质点运动微分方程时,应将质点置于一般位置分析受力与运动,且此位置处于坐标系的第一象限为妥。同时必须注意力和加速度在坐标轴上的投影的正负号。

  研究质点运动微分方程之后,将继续学习动力学普遍定理,它包括动量定理(含质心运动定理)、动量矩定理和动能定理。这些定理都是从动力学基本方程推导得来的。它们建立了一些表明运动的度量(动量、动量矩和动能)与表明力的作用效果的量(如冲量、力矩和功)之间的关系。应用这些定理解一些动力学问题是比较方便的。

  从数学上看,这些定理只是在一定条件下运动微分方程另一种形式或它们的积分,但经过数学变换而出现在各定理中的量(动量、动量矩、动能、冲量、功等)都有明确的物理意义,各相关量之间也有简单而确定的关系,这不仅使我们对机械运动的了解更深入,而且能更有效地进行研究。下面依次研究这些定理,重点是质点系有关定理。

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