静力学第九章精选文档.ppt

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1、静力学 第九章本讲稿第一页，共十六页10-1 10-1 动力学的基本定律动力学的基本定律第一定律第一定律(惯性定律惯性定律):):不受力作用的质点，将保持静止或作匀速直不受力作用的质点，将保持静止或作匀速直线运动。线运动。第二定律（力与加速度之间关系定律）第二定律（力与加速度之间关系定律）理论力学理论力学 第九章第九章 质点动力学的基本方程质点动力学的基本方程11确实不受力任何力的作用；确实不受力任何力的作用；22作用在质点上力系的合力为零。作用在质点上力系的合力为零。1 1质量质量m 不随时间变化时动力学的第二定律就是牛顿第二定律：不随时间变化时动力学的第二定律就是牛顿第二定律：本讲稿第二页

2、，共十六页 理论力学理论力学 第九章第九章 质点动力学的基本方程质点动力学的基本方程第三定律第三定律(作用与反作用定律作用与反作用定律)：物体间的作用力与反作用力总是成物体间的作用力与反作用力总是成对出现，大小相等对出现，大小相等,方向相反方向相反,沿着同一直线沿着同一直线,且同时分别作用在这两个物且同时分别作用在这两个物体上。体上。2 2质量质量m m 随时间变化时动力学随时间变化时动力学的第二定律要比牛顿第二定律应用的第二定律要比牛顿第二定律应用范围大：范围大：上式可以用来处理变质量问题：上式可以用来处理变质量问题：例如航天发射时火箭的燃料不断消耗例如航天发射时火箭的燃料不断消耗的，因此系

3、统的质量是变化的。的，因此系统的质量是变化的。本讲稿第三页，共十六页10-2 10-2 质点的运动微分方程质点的运动微分方程2 2、直角坐标轴上的投影形式：、直角坐标轴上的投影形式：或或牛顿第二定律牛顿第二定律1、矢量形式的质点运动微分方程：、矢量形式的质点运动微分方程：理论力学理论力学 第九章第九章 质点动力学的基本方程质点动力学的基本方程以牛顿定律为基础所形成的力学理论称为古典力学。以牛顿定律为基础所形成的力学理论称为古典力学。其适用范围：其适用范围：物体尺寸要远远大于粒子；物体速度要远远小于光速。物体尺寸要远远大于粒子；物体速度要远远小于光速。必须指出的是：质点受力与坐标系无关，但质点的

4、加速度与坐标系必须指出的是：质点受力与坐标系无关，但质点的加速度与坐标系的选择有关，牛顿第一、第二定律不是任何坐标都适用的。凡牛顿定的选择有关，牛顿第一、第二定律不是任何坐标都适用的。凡牛顿定律适用的坐标系称为律适用的坐标系称为惯性参考系惯性参考系。本讲稿第四页，共十六页4 4、质点动力学的两类基本问题、质点动力学的两类基本问题 第一类问题：已知运动求力第一类问题：已知运动求力.第二类问题：已知力求运动第二类问题：已知力求运动.混合问题混合问题：第一类与第二类问题的混合第一类与第二类问题的混合.理论力学理论力学 第九章第九章 质点动力学的基本方程质点动力学的基本方程3 3、自然坐标的投影形式、

5、自然坐标的投影形式 本讲稿第五页，共十六页例例9-3 一圆锥摆一圆锥摆,如图所示。质量如图所示。质量m=0.1kg 的小球系于长的小球系于长 l=0.3 m 的绳上的绳上,绳的另一端系在固定点绳的另一端系在固定点O,并与铅直线成并与铅直线成 角。如角。如小球在水平面内作匀速圆周运动，求小球的速度小球在水平面内作匀速圆周运动，求小球的速度 v 与绳的张力。与绳的张力。理论力学理论力学 第九章第九章 质点动力学的基本方程质点动力学的基本方程本讲稿第六页，共十六页其中其中解：以小球为研究对象解：以小球为研究对象 理论力学理论力学 第九章第九章 质点动力学的基本方程质点动力学的基本方程在法向：在法向：

6、在切向：在切向：在在 b 向：向：本讲稿第七页，共十六页例例9-4粉碎机滚筒半径为粉碎机滚筒半径为，绕通过中心的水平轴匀速转动，筒内铁球绕通过中心的水平轴匀速转动，筒内铁球由筒壁上的凸棱带着上升。为了使小球获得粉碎矿石的能量，铁球应在由筒壁上的凸棱带着上升。为了使小球获得粉碎矿石的能量，铁球应在时才掉下来。求滚筒每分钟的转数时才掉下来。求滚筒每分钟的转数 n 。理论力学理论力学 第九章第九章 质点动力学的基本方程质点动力学的基本方程本讲稿第八页，共十六页解：研究铁球解：研究铁球其中其中当当 时，解得时，解得当当 时，球不脱离筒壁。时，球不脱离筒壁。理论力学理论力学 第九章第九章 质点动力学的基

7、本方程质点动力学的基本方程本讲稿第九页，共十六页 理论力学理论力学 第九章第九章 质点动力学的基本方程质点动力学的基本方程例（习题例（习题9-3）半径为半径为R 的偏心轮绕轴的偏心轮绕轴O以匀角速度以匀角速度 转动，推动导转动，推动导板沿铅直轨道运动，如图所示。导板顶部放有一板沿铅直轨道运动，如图所示。导板顶部放有一 质量为质量为m的物块的物块A，设偏心距设偏心距OC=e，开始时，开始时OC 沿水平线。求：（沿水平线。求：（1）物块对导板的最大）物块对导板的最大压力；（压力；（2）使物块不离开导板的）使物块不离开导板的 最大值。最大值。解:1、研究物块A，建立图示直角坐标系 Oxy，画受力图。

8、yx 2、运动分析：导板与物块均沿y 轴线作直线运动.其运动规律为yA=h+R+esintAmgFNah本讲稿第十页，共十六页 理论力学理论力学 第九章第九章 质点动力学的基本方程质点动力学的基本方程AmgFNa3、由质点运动微分方程有：1物块对导板的最大压力为2若物块刚好离开导板，则应有最大压力出现在什么位置什么位置时物块可能离开板要物块不离开导板本讲稿第十一页，共十六页 C 理论力学理论力学 第九章第九章 质点动力学的基本方程质点动力学的基本方程例（习题例（习题9-7）小车连同吊起的重物一起在桥式吊车梁上已匀速小车连同吊起的重物一起在桥式吊车梁上已匀速v0运动，运动，因为某种原因急刹车时，

9、小车下的吊物由于惯性向上摆动，吊绳长因为某种原因急刹车时，小车下的吊物由于惯性向上摆动，吊绳长5m,求（求（1）刹车时绳子的最大张力；（）刹车时绳子的最大张力；（2）最大摆角。）最大摆角。v0WF解:1、研究对象：重物。2、运动分析：刹车后，小车不动，重物由于惯性向上摆动，运动轨迹为圆弧。加速度为切向与法向两部分。画受力图、加速度图：3、列重物的运动微分方程：本讲稿第十二页，共十六页 理论力学理论力学 第九章第九章 质点动力学的基本方程质点动力学的基本方程 Cv0WFFmax出现在刹车的瞬间：3、结果分析：max出现什么位置？由下面的方程确定本讲稿第十三页，共十六页 理论力学理论力学 第九章第

10、九章 质点动力学的基本方程质点动力学的基本方程 Cv0WF本讲稿第十四页，共十六页例例(习题习题9-18)质量皆为质量皆为m 的的A、B 两物块以无重杆光滑铰接，置于光两物块以无重杆光滑铰接，置于光滑的水平面及铅垂面上，如图所示。当滑的水平面及铅垂面上，如图所示。当=60时自由释放，求此瞬时自由释放，求此瞬时杆时杆AB所受的力。所受的力。理论力学理论力学 第九章第九章 质点动力学的基本方程质点动力学的基本方程解解:1、以滑块、以滑块A、B为研究对象，画受力图：为研究对象，画受力图：AmgNAFABBmgNBFBA 3、列滑块、列滑块A、B的运动微分方程：的运动微分方程：2、AB作平面运动，初瞬

11、时滑块作平面运动，初瞬时滑块A、B的的速度为零，杆速度为零，杆AB 角速度为零。角速度为零。A 的加速度向的加速度向下，下，B的加速度向右如图的加速度向右如图aAaB由于杆重不计，有由于杆重不计，有FAB=FBA(1)(2)问题：问题：AB是二力杆吗是二力杆吗本讲稿第十五页，共十六页 理论力学理论力学 第九章第九章 质点动力学的基本方程质点动力学的基本方程aAaB可用基点法求可用基点法求A、B两点加速度关系：两点加速度关系：也可用加速度投影关系：也可用加速度投影关系：(3)4、联立求解（、联立求解（1）（）（2）（）（3）可得：）可得：习题：习题：9-3，9-7，9-13，9-18本讲稿第十六页，共十六页