第2讲 刚体的定轴转动及其描述

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刚体平动的运动规律与质点的运动规律相同。
3
3.1 刚体的定轴转动及其描述
3. 定轴转动
(1) 转 动
如果刚体的各个质点在运动中都绕同一直线 作圆周运动,这种运动称为转动。 (2) 转 轴
转动中刚体所绕的直线称为转轴。 (3) 定轴转动
如果刚体转动过程中,转轴在空间的位置保 持不变,这种转动称为定轴转动。
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3.1 刚体的定轴转动及其描述
二、刚体定轴转动状态的描述 与描述质点的圆周运动类似, 也采用角量描述刚体的定轴 转动状态。如图所示。
1. 角位移
2. 角速度
z
A r1

A
B r2

B

O1 O2
刚体的定轴转动
lim d t0 t dt
6
3.1 刚体的定轴转动及其描述
d
300
t 2dt
0
0 1500
当t=300 s时,
6000,N

百度文库
2

6000 2
3000r
1
A
B
在力的作用下,大小和形状都保A持不变的物B
体称为刚体。
2. 刚体的运动 D
C
刚体最简单的运动形式是平动和转动。
A
B
(1) 平动:刚体内各质(点2) 的轨迹完全相同。
刚体的平动
3.1 刚体的定轴转动及其描述
(2)平动的特点 ① 在任意时间段内, 所有质点的运动轨迹、位移 都相同。 ② 各个质点的速度和加速度也都是相同的。 ③ 刚体上任意一点的运动可代表整个刚体的运 动。
二、刚体定轴转动状态的描述
3. 角加速度


d
dt

d 2
dt 2
4. 角量和线量的关系
v r
z
A r1

A
B r2

B

O1 O2
刚体的定轴转动
at r
an r 2
7
3.1 刚体的定轴转动及其描述
三、角速度矢量 在转轴上画一有向线段,使其长度按一定比
例代表角速度大小,方向分为两种情况判断: (1)定轴转动:角速度方向以正、负表示。俯视:
4
3.1 刚体的定轴转动及其描述
4. 定轴转动的特点 (1) 任一质点都在某个垂直 转轴的平面内作圆周运动。 (2) 各质点轨迹半径大小不 一。在同一时间内,各质
A r1

A
B r2

B
z

O1
O2
点转过的圆弧长度不相同。 刚体的定轴转动
(3) 各质点半径所扫过的角度相同。各质点的角
位移、角速度和角加速度都相同。
数为k,则有 kt
d
d ktdt
dt
9
3.1 刚体的定轴转动及其描述

t
d ktdt
0
0
1 kt 2
2
当t=300 s时, =1800 r/min=60 rad/s ,代入得
k
750
t2
1500
d t 2
dt 1500
刚体逆时针转动,角速度为正; 刚体顺时针转动,角速度为负; (2)非定轴转动:“右手法则”:四指弯曲方 向与转动方向一致,拇指指向为角速度方向。 定轴转动中,角速度方向总是沿着转轴,因此, 只要规定了角速度的正负,就可用标量进行计算。
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3.1 刚体的定轴转动及其描述
例:高速旋转的转子,初始角速度0=0,经过 300 s后,角速度增加到=1800 r/min,设角加速 度与时间t成正比,求转子300s内转过的转数。 分析:求转子在300 s内转过的转数,关键是要 求出在300s内转子转过的角度。 解:由题知角加速度与时间t成正比,设比例系
3.1 刚体的定轴转动及其描述
研究对象:做定轴转动的刚体; 研究问题:刚体运动学; 研究内容:
1. 刚体定轴转动的特点; 2. 刚体定轴转动状态的描述:角位移、
角速度、角加速度。 3. 角量与线量之间的关系。
1
3.1 刚体的定轴转动及其描述
一、刚体
1D.
(1)
刚体
C
(3)
D
C
继质点之后又一理想化模型。
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