例13两重物的质量均为m,分别系在两软绳上,此两绳又分别绕在半径各为r与2r并固结一起的两圆轮上[见图(a)]。两圆轮构成之鼓轮的质量亦为m,对轴O的回转半径为ρo。两重物中一铅垂悬挂,一置于光滑平面上。当系统在左重物重力作用下运动时,鼓轮的角加速度α为( )。

理论力学7-21(第四章理论力学)(1)

理论力学7-21(第四章理论力学)(2)

解:此题可以用动量矩定理求解,也可以用动能定理求解。

理论力学7-21(第四章理论力学)(3)

在图 (b)中画出了两重物的速度v1和v2的方向、鼓轮的转角φ及角速度ω的方向,同时画出了系统的受力图。

理论力学7-21(第四章理论力学)(4)

方法二:动能

理论力学7-21(第四章理论力学)(5)

动能定理

理论力学7-21(第四章理论力学)(6)

(2014年真题)均质圆柱体半径为R,质量为m,绕关于对纸面垂直的固定水平轴自由转动,初瞬时静止(G在O轴的铅垂线上),如图所示。则圆柱体在位置θ=90°时的角速度

理论力学7-21(第四章理论力学)(7)

理论力学7-21(第四章理论力学)(8)

理论力学7-21(第四章理论力学)(9)

(2011年真题)均质细杆AB重P、长2L,4端铰支,B端用绳系住,处于水平位置,如图所示。当B端绳突然剪断瞬时AB杆的角加速度的大小为( )。

理论力学7-21(第四章理论力学)(10)

理论力学7-21(第四章理论力学)(11)

提示:用动量矩定理(定轴转动刚体),

理论力学7-21(第四章理论力学)(12)

其中,

理论力学7-21(第四章理论力学)(13)

故有

理论力学7-21(第四章理论力学)(14)

答案:(B)

(2008年真题)如图所示,质量为m,半径为r的定滑轮O上绕有细绳。依靠摩擦使绳在轮上不打滑,并带动滑轮转动。绳之两端均系质量m的物块A与B。块B放置的光滑斜面倾角为口,

理论力学7-21(第四章理论力学)(15)

假设定滑轮O的轴承光滑,当系统在两物块的重力作用下运动时,B与O间,A与O间的绳力F1和F2的大小有关系( )。

理论力学7-21(第四章理论力学)(16)

理论力学7-21(第四章理论力学)(17)

解:画出系统的受力图(解图),设滑轮O的运动方向为顺时针方向,α、ω、vA、vB方向如解图所示(由于O点的支座反力对O点力矩为零,故略去没画)对整个系统列出对O点的动量矩定理

理论力学7-21(第四章理论力学)(18)

理论力学7-21(第四章理论力学)(19)

再对滑轮D列出定轴转动的微分方程

理论力学7-21(第四章理论力学)(20)

显然FT2> FT1。

答案:(B)

(2009年真题)质量为m,长为2l的均质细杆初始位于水平位置,如图所示。A端脱落后,杆绕轴B转动,当杆转到铅垂位置时,AB杆角加速度的大小为( )。

理论力学7-21(第四章理论力学)(21)

理论力学7-21(第四章理论力学)(22)

(2010年真题)质量为m、长为2l的均质杆初始位于水平位置,如图所示。A端脱落后,杆绕轴B转动,当杆转到铅垂位置时,AB杆B处的约束力大小为( )。

理论力学7-21(第四章理论力学)(23)

理论力学7-21(第四章理论力学)(24)

解:由上题可知,我们可以用动能定理求出当杆转到铅垂位置时AB杆的角速度和角加速度

理论力学7-21(第四章理论力学)(25)

据此可求出此时AB杆质心C的切向加速度aτ和法向加速度

理论力学7-21(第四章理论力学)(26)

此时AB杆的受力图和加速度a=an。方向如解图所示。

理论力学7-21(第四章理论力学)(27)

理论力学7-21(第四章理论力学)(28)

答案:(D)

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