7-1均质杆ab,长,重p,用铰a与均质圆盘中心连接。圆盘半径为,重q,可在水平面内作无滑动滚动。当时,杆ab的b端沿铅垂方向下滑的速度为,求此刚体系统在图示瞬时的动量。
解:ab杆的瞬心d如图所示,故其质心c的速度为。
7-3图示凸轮机构中,凸轮半径为r、偏心距为e。凸轮绕a轴以匀角速转动,带动滑杆d在套筒e中沿水平方向作往复运动。已知凸轮质量为m1,滑杆质量为m2。
试求在任意瞬时机座螺栓所受的动反力。
解:取凸轮、滑杆和机座组成的系统为研究对象。由于只求动反力,故不考虑重力,受力图如图示。
凸轮质心的加速度为:
滑杆质心的加速度为:
由质系动量定理得:
所以:7-5图示系统中,物块a的质量为m,小车b的质量为m,弹簧刚度系数为k,斜面光滑。不计轮子的质量,试建立系统的运动微分方程。
解:取系统为研究对象。系统具有两个自由度,取x和s为广义坐标,其中s的原点取在物块a的静平衡位置处。系统在水平方向不受力,故由动量定理在x方向的投影式得:
再取物块a为研究对象,列写牛顿第二定律在s方向的投影式,得:
7-6两质量都等于m的小车,停在光滑的水平直铁轨上。一质量为m的人,自一车跳到另一车,并立刻自第二车跳回第一车。证明两车最后速度大小之比为m:(m+m)。
解:根据题意,这系统(人和两小车)在水平方向上动量守恒。设最终状态两车的速度大小分别为,则由动量守恒定理知。
于是,两车最后的速度大小之比为。
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