刚体平动的运动学和动力学特征

运动学动力学刚体 作业解

大学物理作业解：运动学动力学刚体

质点运动学作业解

物理系：史彭

运动学动力学刚体 作业解

大学物理作业解：运动学动力学刚体

一、选择题 1.一小球沿斜面向上运动，其运动方程为 S 5 4t t 2 (SI), 则小球运动到最高点的时刻是 [ B ] (A) t =4s ; (B) t =2s ;(C) t =8s ;(D) t =5s 解:最高点

dS 4 2t 0 dt

t 2s

物理系：史彭

运动学动力学刚体 作业解

大学物理作业解：运动学动力学刚体

2.如图所示，湖中有一小船，有人用绳绕过岸上一定高度处 的定滑轮拉湖中的船向岸边运动。设该人以匀速 0 收绳， 绳不伸长，湖水静止。则小船的运动是 解:dl d h2 x2 x dx 0 2 2 dt dt h x dt

dx dt

h2 x2 0 x2

v0

a

d h 2 3 0 dt x

hO

l (t )

x(t )

x

x 减小 —— 加速度非线性增加。变加速度运动物理系：史彭

运动学动力学刚体 作业解

大学物理作业解：运动学动力学刚体

3.一条河在某一段直线岸边有A、B两个码头，相距 1

第七章 刚体力学

§7.5 刚体平面运动的动力学§7.5.1 刚体平面运动的基本动力学方程 §7.5.2 作用于刚体上的力 §7.5.3 刚体平面运动的动能 §7.5.4 滚动摩擦力偶矩 §7.5.5 汽车轮的受力汽车的极限速度

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结束

第七章 刚体力学

§7.5 刚体平面运动的动力学§7.5.1 刚体平面运动的基本动力学方程平面运动 = 平动+定轴转动1.求质心的运动 刚体作平面运动，受力必是平面力 F m a 根据质心运动定律 i c 直角坐标系中的分量式

(7.5.1)

F

ix

macx

F

iy

macy

Fi — 所有外力的矢量和,上页

m — 刚体的质量.下页 返回 结束

第七章 刚体力学 2. 刚体绕质心的转动 在质心系中刚体作定轴转动. 选质心坐标系 Cx’y’z’ ,设z’为过质心而垂直于固 定平面的轴. 在质心系中

M 外i ' M 惯

dLz ' dt

M外i’ — 外力对质心的力矩, M惯 — 惯性力对质心力矩. 又 M惯= 0dL'z d( I zc z ) I zc z dt dt上页 下页

南雅中学 物理竞赛培训资料

运动学、静力学、动力学测试题 总分100分 时间3小时

一、如图所示，一质量为M的木块放在光滑水平面上，另一质量为m的物体自斜面顶端无摩擦的下滑，设斜面的倾角?已知。求 m （1）下滑过程中m对M所施的正压力。

（2）下滑过程中，A、B各自的加速度为多少？

M （3）斜面长为L，m从顶端下滑到底端所用的时间。此时M的速度。

θ

图

2、如图，大炮向小山上开火，此山的山坡与地平线的夹角为?，求发射角?为多大时炮弹沿山坡射得最远。（已知炮弹发射速率为定值）

v0

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3、合理估计出如图所示沙漏中沙子全部流下所需要的时间。使用现实生活中的数据解释为什么沙漏在英文中称之为“egg-timer”。提示：量纲分析，近似求解。

4、曲柄OA=r以等角速度?绕定点O转动。此曲柄借助连杆AB使滑块B沿直线Ox运动，求连杆上C点的轨迹方程及速度，设AC=BC=a，?AOB=?，?ABO=?。

A C ? O ? x

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南雅中学 物理竞赛培训资料

5、设平面曲线上某点P的加速度方向与曲率圆

第十三讲 刚体的运动学与动力学问题

一 竞赛内容提要 1、刚体；2、刚体的平动和转动；3、刚体的角速度和角加速度；4、刚体

的转动惯量和转动动能；5、质点、质点系和刚体的角动量；6、转动定理和角动量定理；7、角动量守恒定律。 二 竞赛扩充的内容

1、刚体：在外力的作用下不计形变的物体叫刚体。刚体的基本运动包括刚体的平动和刚体绕定轴的转动，刚体的任何复杂运动均可由这两种基本运动组合而成。

2、刚体的平动；刚体的平动指刚体内任一直线在运动中始终保持平行，刚体上任意两点运动的位移、速度和加速度始终相同。

3、刚体绕定轴的转动；刚体绕定轴的转动指刚体绕某一固定轴的转动，刚体上各点都在与转轴垂直的平面内做圆周运动，各点做圆周运动的角位移Φ、角速度ω和角加速度β相同（可与运动

学的s、v、a进行类比）。且有：ω=

lim?t?0?????t；β=lim?t?0?t。当β为常量时，刚体做匀加

速转动，类似于匀加速运动，此时有：ω=ω0+βt； Φ=Φ0+ω0t+βt2/2；

ω2－ω02=2β（Φ－Φ0）。式中，Φ0、ω0分别是初始时刻的角位移和角速度。对于绕定轴运动

的刚体上某点的运动情况，有：v=ωR， aτ=βR， an

第三章 流体运动学与动力学基础第一节 流体运动的描述方法

第二节第三节

流体流动的若干基本概念总流分析法

第四节第五节

连续性方程流体运动微分方程

第六节第七节 第八节P1

欧拉运动微分方程的积分恒定总流伯努利方程 恒定总流动量方程教师：朱红钧

第一节 流体运动的描述方法一、流体运动的描述方法1.拉格朗日方法拉格朗日方法(Lagrangian Approach)是以流场中每 一流体质点作为描述对象的方法，它以流体个别质点随时 间的运动为基础，通过综合足够多的质点(即质点系)运 动求得整个流动。----质点系法

即跟随质点研究质点运动参数的变化。P2

教师：朱红钧

x x ( a , b, c , t ) 空间坐标 y y ( a , b, c, t ) z z ( a , b, c , t ) dr r (a, b, c, t ) u dt t 2 du r (a, b, c, t ) a dt t 2

(a,b,c)为t=t0起始时刻质点所在的空间位置坐标，称为 拉格朗日数。所以，任何质点在空间的位置(x,y,z)都可看 作是(a,b,c)和时间t 的函数。P3

教师：朱红钧

2.欧拉法 欧拉法

刚体动力学

1． 质量为m,长为l的匀质细杆，可绕过端点O的水平光滑固定轴在竖直平面上自由摆动，

将杆从图中水平位置由静止释放，当摆角为?时，试求：

（1） 细杆旋转角速度?和角加速度?

（2） 转轴提供的沿杆方向的支持力N1和垂直于杆方向的支持力N2

O

θ

2.一长为2a的轻杆（质量可忽略）两端及中点各联一质量为m的质点。原来静止，突然对右端质点向垂直于杆的方向一击（冲量p），求当三质点开始运动时的速率之比

1

3.一质量为M的均匀台球，半径为R。初始时静止地放在一个滑动摩擦系数为?的桌面上，突然受到一个水平方向的打击。打击是在离球中心距离为h的铅直面里发生的，球心的速度为v0时，台球离开初始位置。由于台球在打击后的转动，最终使台球中心获得求h的值。

2

9v0的速度。74.半径r = 1m的轮子，沿水平直线轨道纯滚动，轮心具有匀加速度aC = 0.5 m/s2，借助于铰接在轮缘A点上的滑块，带动杆OB绕垂直图面的轴O转动，在初瞬时(t = 0)轮处于静止状态，当t = 3s

物理化学

(7)刚体运动学、转动惯量、定轴转动 )刚体运动学、转动惯量、

一、刚体、刚体的运动 刚体、 二、定轴转动(回忆角量系统) 定轴转动(回忆角量系统) 刚体定轴转动时角动量 角动量的形式 三、 刚体定轴转动时角动量的形式 四、转动惯量 教材：5.1与5.3节(回忆角量系统) 教材： 与 节 回忆角量系统) 作业：练习7 作业：练习

物理化学

(7)刚体运动学、转动惯量、定轴转动 )刚体运动学、转动惯量、

一、刚体、刚体的运动 刚体、 刚体：在外力作用下， 刚体：在外力作用下，形状和大小都不发生变化的物 任意两质点间距离保持不变的特殊质点组 特殊质点组) 体 . (任意两质点间距离保持不变的特殊质点组) 刚体的运动形式： 刚体的运动形式：平动(Translation )、转动( rotation)平动： 平动：若刚体中所有点的运 动轨迹都保持完全相同， 动轨迹都保持完全相同，或者说 刚体内任意两点间的连线总是平 行于它们的初始位置间的连线

刚体平动

质点运动

物理化学

(7)刚体运动学、转动惯量、定轴转动 )刚体运动学、转动惯量、

转动： 转动：刚体中所有的点都绕同一直线做圆周运 动. 转动又分定轴转动和非定轴转动 .

物理化学

(7)刚体运动学、转动惯量、定

物理化学

(7)刚体运动学、转动惯量、定轴转动 )刚体运动学、转动惯量、

一、刚体、刚体的运动 刚体、 二、定轴转动(回忆角量系统) 定轴转动(回忆角量系统) 刚体定轴转动时角动量 角动量的形式 三、 刚体定轴转动时角动量的形式 四、转动惯量 教材：5.1与5.3节(回忆角量系统) 教材： 与 节 回忆角量系统) 作业：练习7 作业：练习

物理化学

(7)刚体运动学、转动惯量、定轴转动 )刚体运动学、转动惯量、

一、刚体、刚体的运动 刚体、 刚体：在外力作用下， 刚体：在外力作用下，形状和大小都不发生变化的物 任意两质点间距离保持不变的特殊质点组 特殊质点组) 体 . (任意两质点间距离保持不变的特殊质点组) 刚体的运动形式： 刚体的运动形式：平动(Translation )、转动( rotation)平动： 平动：若刚体中所有点的运 动轨迹都保持完全相同， 动轨迹都保持完全相同，或者说 刚体内任意两点间的连线总是平 行于它们的初始位置间的连线

刚体平动

质点运动

物理化学

(7)刚体运动学、转动惯量、定轴转动 )刚体运动学、转动惯量、

转动： 转动：刚体中所有的点都绕同一直线做圆周运 动. 转动又分定轴转动和非定轴转动 .

物理化学

(7)刚体运动学、转动惯量、定

中国人民解放军炮兵学院

毕 业 设 计

军用爬楼机器人运动学分析及遥控装置的设计

姓 名： 张 鑫 学 号： 03052007025 专 业： 机械工程及其自动化 选题方向：特种作战装置设计 指导教员： 李玉亮 胡立明 教 研 室： 机械工程教研室 设计提交日期：2011.6.20 设计答辩日期：

答辩委员会主席： 评 阅 人：

2011年 月 日

摘 要

楼梯是人造环境中的最常见的障碍，也是机器人移动作战最难跨越的障碍之一。本论文主要研究爬楼机器人行走机构的结构设计。在深入分析爬楼机构及其攀爬对象的基础上，设计了相对优势较明显的轮组结构爬楼机器人。对机器人小车的运动学模型进行分析，论证。

本文介绍了具有四角行星轮驱动系统的爬楼小车，在路况良好的情况下，运动子轮平稳行驶，遇到小型障碍

《结构动力学》读书报告

斜拉桥地震响应分析

摘要：斜拉桥在地震波荷载作用下有极其复杂的振动响应，本文采用ANSYS有限元软件对某斜拉桥在centro波作用下动力响应进行了分析。得出结论：ANSYS有限元软件能为复杂大跨度结构的抗震性能分析提供高效、可靠的计算平台；对于复杂结构或异性结构,谱分析的结果未必偏于安全,这时采用地震波瞬态分析更精确。因此，应用ANSYS有限元软件分析斜拉桥的动力响应有较好的效果，并且centro波可以作为结构动荷载的近似标准波使用。 关键词：斜拉桥；动力分析；centro波；ANSYS有限元

一、概述

对于桥梁而言，地震所带来的破坏，无论从数量上，还是从程度上，都大大超过其他自然灾害的破坏。严重的桥梁灾害不仅直接影响交通，而且经常引发次生灾害，从而加剧地震灾害的严重性。为了减轻地震所造成的损失，既要对桥梁做好抗震加固工作，更需在桥梁设计上采取措施以满足抗震要求。因此，对桥梁的地震响应进行相应的分析是有必要的。

1．地震作用理论

（1）直接动力分析理论

1900年，日本大森房吉教授提出了静力理论。静力理论不考虑建筑物的动力特性。假设结构物为绝对刚性，地震时建筑物的运动与地面运动完全一致，建筑物的最大加速度等于地面运动的