《刚体力学》PPT课件.ppt

2023/7/10,1,大学物理学,第五章 刚体力学,2023/7/10,2,第三章 刚体力学,3.1 刚体的运动3.2 刚体定轴转动定律3.3 刚体的转动惯量3.4 刚体定轴转动定律应用3.5 转动中的功与能3.6 刚体角动量与角动量守恒定律3.7 进动,2023/7/10,3,3.1 刚体的运动,刚体的定义：,特殊的连续分布的质点系，该质点系在运动过程中质点间距在任何条件下都保持为定值。刚体时固体物件的理想化模型。或说，刚体是受力时不改变形状和体积的物体。,刚体的运动形式：,一、平动：刚体内任意直线在运动中保持平行，各质点的运动轨迹相同（平行），可用刚体内任意点代表刚体的运动。,2023/7/10,4,二、转动：刚体内任意质点在运动中，绕一直线作圆周运动，这直线称为刚体的转轴。,定轴转动：刚体的轴是定轴，轴有两个定点。,定点转动：刚体的轴是动轴，轴有一个定点。,三、一般运动：刚体在运动中，平动与转动同时进行。实际上是运动的叠加。,本章主要讨论刚体的定轴转动运动。,2023/7/10,5,3.2 刚体定轴转动定律,一、转动刚体的运动描述：,由于刚体定轴转动时刚体上的角速度相同，因此用角量描述刚体运动比较方便。,角位移,角 位置,角速度,角加速度,2023/7/10,6,角量与线量的联系：,匀变速转动公式,速度,加速度,2023/7/10,7,匀加速运动公式,2023/7/10,8,非匀加速运动公式,2023/7/10,9,与转动无关。,同时乘位置矢量大小：,二、转动刚体运动转动定律,2023/7/10,10,刚体内每一点都可以表达成为上式。整个刚体是上式的和。,是刚体定轴转动的“牛顿定律”。,2023/7/10,11,3.3 刚体的转动惯量,表述刚体转动惯性的物理量。,对应质量是连续分布的刚体，,2023/7/10,12,求转动惯量：,刚体的平行轴定理：,转轴平行偏移对称轴h,2023/7/10,13,3.4 刚体定轴转动定律应用,刚体的运动由合外力矩决定：,例题,不考虑滑轮的质量时。,2023/7/10,14,考虑滑轮的质量时。,其中：,2023/7/10,15,当m为零时,2023/7/10,16,右边滑轮,左边滑轮,解出：,当m为零时,2023/7/10,17,例题：一个质量为m的物体与定滑轮上的绳子相连，绳子的质量可以忽略，它与定滑轮之间无滑动。假设定滑轮质量为M、半径为R，滑轮轴光滑。试求物体由静止开始下落的过程中，下落速度与时间的关系。,物体m作匀加速运动,物体m的速度,2023/7/10,18,3.5 转动中的功与能,力矩的功：,