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．     

纯滚动运动中的摩擦力做功问题

大学物理教学中普遍要讲授刚体的平面平行运动，而小球的纯滚动问题恰是该运动中的典型问题．本文就纯滚动问题中的摩擦力是否做功?做功的实质以及坐标系选择对此问题的影响作了比较清晰的阐述．     

关于狮子盘球力学原理的注记——论内力与外力的关系

以人在球体上走动引起球体向前滚动为例,利用牛顿定律说明人-球系统中内力、外力与运动之间的关系.尽管阻碍球体滚动的地面摩擦是人-球系统向前运动的必要条件,且作为外力与系统动量变化率相等,但从运动的因果关系考察,人与球体之间的竖直作用力才是系统运动的真正动力.     

均质球体在半圆形凹槽中的运动分析——一维方向可自由移动的半圆形凹槽的情形

用动力学的方法,建立均质球体与一维方向可自由移动的半圆形凹槽组成的系统的运动微分方程,进一步分析均质球体在半圆形凹槽内做无滑滚动的临界角,并求出均质球体大角度振动周期的精确公式和近似公式.     

圆滚线运动的等时性

当一圆轮沿一直线做纯滚动时，轮缘上任一点在空间的运动轨迹就是圆滚线，或称旋轮线．在经典力学中这是一条既有趣又有用的曲线．借助于它来讨论圆轮沿直线做纯滚动时轮缘上任一点的速度和加速度就不需要考虑两个运动的叠加．有趣的是质点沿圆滚线运动具有等时性，     

刚体滚动摩擦力的方向及实验证明

在一个物体相对于沿着另外一个物体滚动或者有滚动趋势时,滚动的物体与接触面之间存在摩擦力．如果物体在滚动的过程中有滑动,称为有滑滚动;如果滚动过程中没有滑动,称为无滑滚动,或纯滚动．     

不倒翁的动力学分析

为了潜在的工程应用以及为不倒翁类儿童玩具的设计计算提供参考,建立了不倒翁在圆形曲面上作纯滚动时的动力学方程,给出了其作纯滚动且能回摆的限制条件,分析了其稳定性.求出了其在水平面上作纯滚动时主要动力学参数计算公式,借助软件具体分析了一个不倒翁的运动特征,绘制了其主要动力学参数曲线.发现其角速度α、角加速度¨α和法向反力Fn随初始摆角α0递增,而切向摩擦力Ft则随初始摆角α0递减;当α0介于0与0.12rad之间时,摆动周期T与α0近似呈线性关系,且T≤1.01s;当α0超过0.12rad时,T与α0呈非线性关系,且T1.01s;当α0趋近于π时,T趋近于无穷大.     

也谈刚体在固定曲面上作纯滚动时接触点的加速度

用矢量分析的方法求出刚体在固定曲面上作纯滚动时接触点、即速度瞬心的加速度的表示式.     

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     

圆柱体在薄圆柱壳内的运动分析

对在粗糙水平面上可作纯滚动的薄壁圆柱壳和同时在薄壁圆柱壳内作纯滚动的的圆柱体所构成系统的运动进行了分析,导出了圆柱体质心在静止参考系中的运动轨迹方程和系统的运动微分方程,求出了薄壁圆柱壳内的圆柱体在微振动条件下的运动周期,并与圆柱体在圆柱壳内自由滑动时的周期作了比较.     

对称的非均匀带电球体电势的两种求法

大学物理中求对称的非均匀带电球体在空间任一点产生的电势是静电场中基本问题之一.为了巩固和灵活运用电学基本知识,本文通过两种方法推导出对称的非均匀带电球体在空间任意一点产生的电势,指出求不同带电体电势的基本思路.     

圆轮在固定面纯滚动时加速度瞬心的轨迹分析

推导了圆轮在固定面上纯滚动时其上任意点的加速度计算公式,数值分析了圆轮在固定面纯滚动时加速度瞬心轨迹的分布规律,可加深理解圆轮纯滚动时的运动规律,为平面运动图形上点的加速度分析提供了另一种有效方法.     

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,对刚休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0的轴。经研究表明,这方法不是普遍正确的,而是有条件的。     

刚体滚动中静摩擦力方向的直观判断方法与其作功问题

一.纯滚动中静摩擦力方向直观判断方法 相对静止的两个物体之间有相对滑动趋势时,则在两个物体的接触面(点)上就存在着阻碍相对滑动趋势的静 摩擦力,其方向与相对滑动趋势方向相反. 在刚体滚动中,物体间相对滑动趋势不象平动那样直观,静摩擦力方向不易给出.在图1中,质量为m,半径为 R的匀质实心圆柱体,受一水平外力F作用,在水平面上作纯滚动.作用在圆柱体P点处的静摩擦力方向由于相 对滑动趋势不明显,难以直接判定.为了能比较直观地确定滚动中静摩擦力方向,可以应用下述方法:先隔离研究 的滚动体,再设想 P点不受静摩擦力作用,然后找出在外…     

非球体填充的组合球模型及松弛算法

现有的松弛算法由于仅用于球填充而只考虑颗粒的平动,故提出考虑非球体转动的改进松弛算法并采用组合球模型,使其能够模拟任意形状非球体的随机填充以及多种非球体的混合填充.用多个球体的外包络面近似一个非球体外形的组合球模型,将非球体之间的接触转化为球体之间的接触,从而简化并统一非球体接触判断算法.通过引入非球体的转矩和转角松弛机制,使改进松弛算法克服了"自锁"现象,并能生成非球体的随机密填充.算例表明,填充结果与现有的数值模拟及实验结果相符.     

超急速传热时球体内非稳态热传导的非傅里叶效应

本文分析了球形物体表面加有一突然温度变化这类超急速传热情形下的热波传播特性．基于超急速传热条件下，热流矢的传播和温度梯度的形成之间存在时间延迟的概念，本文采用双曲型热传导方程来描述该高度非稳态热传导问题，得到了球体内部温度分布的解析表达式．同时将所得解与抛物型热传导方程的解进行了比较，分析了其热传导的非傅里叶效应与产生条件．     

球在可自由移动的球形空腔内作纯滚动的运动分析

对在光滑水平面上可自由移动的球形空腔内作纯滚动的球的运动进行分析,给出球心及其边缘上任意一点在静止参考系中的运动轨迹方程,并绘出它们相应的轨迹,求出球在球形空腔内平衡位置附近作小振动的周期,并和球在可自由移动的球形空腔内作纯滑动的情况作了比较.     

圆滚线运动的等时性

当一圆轮沿一直线作纯滚动时,轮缘上任一点在空间的运动轨迹就是圆滚线,或称旋轮线.在经典力学中这是一条非常有趣又非常有用的曲线.借助于它来讨论圆轮沿直线作纯滚动时轮缘上任一点的速度和加速度就不需要考虑两个运动的迭加.有趣的是质点沿圆滚线运动具有等时性,惠更斯并据此做成了理想摆.所以圆滚线又称为最落每项线或摆线.     

Pockels效应对布里渊散射张量的修正

从电磁场方程和压电本构方程出发。借助于准静态近似的物理图像，导出了压电晶体中准静电场的表达式。给出了Ｐｏｃｋｅｌｓ效应对布里渊散射张量修正的一般形式．对１９种非中心对称点群晶体的高对称方向纯模作了具体计算，并对结果作了讨论．     

滚动摩擦成因分析

分析了刚体在水平软支承面上做纯滚动和软物体在水平刚性支承面上做纯滚动两种情况下的滚动摩擦成因,分析表明滚动摩擦是一个物体在另一物体上滚动或有滚动趋势时,支承面对滚动物体作用力的不对称分布所引起的一种阻碍滚动的作用,并对滚动摩擦和滚动摩擦力的概念进行了阐释.