刚体平面平行运动动力学的“瞬时轴”法问题

一些物理学教本,如顾建中先生编的普通物理学,在研究刚体平面平行运动时,对刚体的纯滚动问题曾提出一种所谓“瞬时轴”的研究方法。这种方法的中心意思是,将刚体的滚动看为绕瞬时轴的纯转动,并对瞬时轴可以运用转动定律。换句话说,就是在研究刚体纯滚动的动力学问题时,在任何时刻,都可把刚体绕瞬时轴的转动当作绕固定轴的转动来处理。所谓“瞬时轴”,平常理解为其上各点的瞬时速度为     

关于刚体定轴转动的一点讨论

给出了刚体绕固定轴转动时,刚体的质心到转轴的距离、刚体对固定轴的回转半径及等值摆长三者之间的大小关系。     

转动刚体中的动能分布与内力做功

关于加速滚动或转动刚体的动能，有一种意见认为，一部份平动动能转换成绕质心转动动能，是由于静摩擦力等约束反力对前者做“负功”，同时对后者做“正功”的结果．本文认为是由于刚体各质元之间的内力做功．     

同轴带电刚体转动惯量与磁矩的大小比较

本文给出并证明了电荷和质量分布相同的刚体绕相同轴转动时的转动惯量与磁矩的大小之间的特定比例关系;在此基础上,给出并证明了带电刚体磁矩的平行轴定理和垂直轴定理.这些结论将大大简化求解带电刚体转动时具有的磁矩问题.利用这一关系可以帮助教学.     

平行轴定理的正确运用

本文通过对一个典型例题的深入分析，指出平行轴定理的应用是有条件的，即只有在刚体绕质心轴转动与绕另一平行轴转动有相同的角速度时，公式才是正确的．     

刚体力学中的几个问题——致“普通物理”力学部分自学者之四

把刚体视作不变质点组,应用质点及质点组力学的定理和定律,就可以得到刚体运动的规律.因此,刚体力学中的规律实际上是质点组力学在“质点间距离保持不变”条件下的表现形式.刚体力学的内容很丰富,在普通物理学中学习的重点是刚体绕固定轴转动;与此关系较密切的有刚体平面运动,它可以看作平动和定轴转动的合成;至于刚体在平面力系下的平衡问题,实际上是平面运动的特殊情况,也属于我们的自学范围,现在围绕这些问题谈以下几点. 作用于刚体上的力 作用于刚体上的力有引人注目的特征.例如,力可沿作用线滑移而不改变其效果;将作用于刚体上的已知力…     

浅谈自由转动支点的刚体碰撞类习题的解法--“复摆”模型的应用

把“复摆”模型应用到一类刚体的碰撞类问题中,能快速找到刚体瞬时转轴的位置,把刚体的平面平行运动简化为绕瞬时转轴的定轴转动,并展示了几个应用的实例.     

刚体转动惯量综合演示仪在教学上的应用

为了更加清楚地演示决定刚体转动惯量大小的因素,我们设计了刚体转动惯量综合演示仪。该装置不仅可以演示而且可以测量几种典型形状的刚体在斜面上纯滚动的快慢,进而还可以改变杆状刚体的转轴位置来观察刚体转动快慢的变化。通过实验验证了刚体在斜面上纯滚动的时间与转动惯量的关系及转轴位置对转动惯量的影响,有助于学生对转动惯量的理解与学习。     

刚体转动实验的数据处理

刚体转动实验是普通物理实验的重要内容,该实验一般采用的实验装置“刚体转动仪”的构造原理如图所示。 A是具有不同绕线半径r的塔轮,过其质心两边对称地伸出两根有等分刻度的均匀细圆柱B与B′,B与B′上各套有一个质量均为m_0且可以移动的圆柱形重物。这些构件组成可以绕固定轴OO′转动的刚体系。塔轮上绕有质量可以略去不计的细线,通过质量为m′、半径为r′的滑轮与可以改变质量m的砝码相连。当砝码下落时,通过细线对     

关于对固定轴的动量矩定理的一个注记

关于对固定轴的动量矩定理的一个注记湖南大学沈抗存不少教材在由刚体绕定轴的转动定理Ｍ—Ｉｇ得出刚体绕定轴的动量矩定理Ｍｄｔ—ｄ（Ｉ叫一ｄＬ（ｌ）之后指出，虽然（１）式是针对转动惯量Ｉ不变的定轴转动的刚体推导出来的，但它对于某些非刚体仍然成立．那末，究竟...     

对“刚体作纯滚动时静摩擦力作功问题”的商榷

《大学物理》1985年第2期发表的姚干和同志一文的第二部分“刚体作纯滚动时静摩擦力作功问题”的论点需要探讨与商榷. 第一,在问题提出部分,姚文认为:“在惯性参照系中,静止的圆柱体从斜面下滚过程中,静摩擦力不作功.而以质心为参照系时,重力、正压力均通过质心,它们对刚体转动能量没有贡献,而圆柱体转动只与静摩擦力有关,其转动能的变化必与摩擦力矩有关,这样就同静摩擦力不作功相矛盾了.” 我们认为,这里并无矛盾可言.力学中的功和机械能都是具有相对性的物理量.从不同的参照系去分析、计算同一力的功或同一物体的机械能,一般都有不同的结…     

质心运动定理演示实验

引言 质心运动定理∑F=ma。是刚体力学中的一个基本规律,是这个部份的教学重点之一。为使学生理解质心运动定理及由此导出的结论,我们设计了下面两个演示实验。 实验一 验证静止刚体仅受力偶的作用时,刚体绕质心转动,而不是绕力偶中心转动。 1.原理和设计思想静止刚体在一力偶的作用下,所受的合外力为零,根据质心运动定理,质心的加速度为零。如刚体原来静止,则在力偶作用下,质心不动,刚体绕共质心转动。应该注意,质心运动定理与外力的作用点无关,即无论力偶作用在刚体的什么地方,刚体总是绕其质心转动。例如图1所示为浮在水面上的木棒,当力…     

三线扭摆法测转动惯量实验误差研究

(一)引言一般说来,研究刚体绕固定轴转动的问题,可归结为下面的力学问题:座标原点选在刚体沿固定转轴的某点,三根座标轴沿主轴方向。ω沿固定转轴,N_外是对于原点计算的外力矩。I_x、I_y、I_z是刚体的转动惯量,计算或测量这些惯量是求解方程(1)的必要条件。在一些技术研究、设计工作中,     

在冲力作用下台球运动的力学分析

作为刚体运动的例证,讨论了在冲力作用下台球的运动情形,计算了在不同的击打条件下,台球进入无滑滚动状态的绕质心转动的速度.     

质心运动定理演示实验

质心运动定理∑F=ma是刚体力学中的一个基本规律,是教学重点之一.为使学生理解质心运动定理及由此导出的结论,我们设计了下面的演示实验,验证静止刚体受力偶的作用时,刚体绕质心转动,而不是绕力偶中心转动.     

耦合圆环的滚动模式

将耦合圆环在地面上的纯滚动分解为质心平动和绕质心的转动,给出了滚动的几何表示和体系的运动方程,数值求解运动方程,画出了圆环与地面接触点轨迹.     

对“ 顶杆游戏”的力学问题分析

从动力学角度分析“ 顶杆游戏”中的竖直平衡在微小扰动后的调整以及绕准定轴转动的力学问题, 并 给出竖直平衡情况的力矩约束关系和扰动调整时间, 同时给出绕准定轴转动情形的力矩约束关系     

滚动摩擦角

本文以刚性圆柱体和球体为例，在讨论了刚体作纯滚动时摩擦力的基础上，把摩擦角的概念引入刚体的滚动问题．文中重新定义摩擦角，使其包含一个常数因子，且新定义的摩擦角具有兼容性（静力学中不可滚动物体的常数因子恰好是１），从而使任何刚体不论是否存在滑动都可以用摩擦角来阐述．     

刚体绕定轴转动时轴的作用力

用动量矩定理来处理刚体绕定轴转动的问题时,不必考虑轴对刚体的作用力,因为这一反作用力对固定轴的力矩为零。但是,学生往往不注意固定轴对刚体实际上是存在着作用力,引起一些疑问,比如说,这时质心运动定理还成立吗?能否用动量守恒定律来讨论问题等等。本文的目的就是针对上述问题作一些简单的讨论。     

刚体角动量定理的应用中一个容易被疏忽的问题

刚体角动量定理的应用中一个容易被疏忽的问题游佩林（武汉工业大学数理系，武汉４３００７０）一个小球自由下落与绕固定水平轴转动的细棒碰撞，是个有趣的力学问题．很多工科物理教材都将它作为刚体角动量定理的典型例题，作了详细计算并求出了小球的回跳速度［１］［２...