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7-2-3 刚体定轴转动微分方程在线视频

7-2-3 刚体定轴转动微分方程

下一节:7-2-4 刚体平面运动微分方程

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7-2-3 刚体定轴转动微分方程课程教案、知识点、字幕

好 大家好 那我们介绍第三节

就是刚体定轴转动微分方程

那么这一节的话实际上是前面的

动量矩定理的一个应用

我们先假设的话呢

这个刚体啊绕这个z轴做定轴转动

那么它的动量矩的话可以写出来

是什么呢是

Lz=∑把每个点的动量

对于它的轴的那个轴心啊取矩

就是说miriω.ri

好那么把这个式子的话呢

把它稍微处理一下

因为ω是刚体运动的时候是公共量

所以对每个质点都是ω 把它提出来

就变成∑里面(miri2)ω

是转动惯量乘以角速度

这个转动惯量是绕这个竖直轴的转动惯量

因此的话呢

质系对于定轴z的动量矩定理

可以把它写成这样一个形式 就是说

把这个动量矩对时间倒数

等于所有的力对z轴的一个矩

那么具体的写出来的话 可以写成什么呢

就是说转动惯量乘以φ两点

这个φ的话就是说我们

可能它转动的时候一个角度

按照图上的话呢从某个标注线开始

到那个转那个角度φ

也就是说转动惯量

Jz乘以φ两点等于所有的力对z轴的矩

好 这就是刚体定轴转动的微分方程

它是说刚体对定轴的转动惯量

与角加速度的乘积

等于作用在刚体上的

主动力系对该轴的力矩

那么我们来看一下 对于不规则物体啊

这个转动惯量怎么分析呢

我们常常是用回转半径

来表示它的转动惯量

比如说 假设一个不规则物体

它绕这个轴的转动惯量是多少呢

我们会把它等价于以这样一个情况就是

还是这个轴 但是呢把这个物体的质量啊

把它看成一个很细的一个圆环

也就是说全部集中在圆环上面

在这种情况下 我们可以把它写出来

就是说Jz比如说这个轴z轴啊

Jz等于什么呢

mρz2

把其中ρz的话是什么 就是说

从转轴到它的一个圆环的距离

好也就是说对不规则物体

同样用这种方式啊进行一个等价转换

其次的话呢我们再介绍一下就是说

转动惯量的移轴定理

那么如果这个刚体的话

绕着这个竖直轴转动

特别的话假设它是过质心C的话

它有个转动惯量

那么有的时候的话呢

可能它绕着另外一个轴转

我们看看它是什么结果呢

假设这个轴的话呢过O点

其中C和O之间的距离是d的话

那我们看一下什么结果

它有这样一个结果

就是过O点的转动惯量

等于过C点的转动惯量

然后加上一个附加项

这个附加项是md2

d的话就是OC之间的距离

那么这个前提是什么呢

就是做定轴转动

这两个轴都是平行的情况下

有这样一个结论

那么通过这个公式我们看出来

因为是右边是Jc+md2

md2总是大于等于0的

因此我们看出什么呢

在所有的平行轴中的话呢

过质心的这个转动惯量是最小的

好利用这个公式的话我们可以找到

任意两个轴它们之间的关系

可以把它找出来

我们可以通过质心来过度一下就可以了

那么下面我们介绍一下这个

转子的静平衡和动平衡

这个的话呢涉及到什么呢就是说

比如说你的汽车 你的轮子啊

安装的时候要考虑它的静平衡还有动平衡

一个转子当它满足

静平衡和动平衡之后的话呢

它可以放在轴上面呢

在任意位置都能保持处于平衡状态

但是呢你可以想象如果你装的时候啊

有个偏心 它就是静不平衡

这时候的话你放的时候啊它自动

它重心总是跑在那个悬挂点下方去了

哎这就是静不平衡

那这时候怎么处理呢

你可以通过调节它的那个重心位置

把它比如说挖下一块

或者另为一边加上一块都可以

还有一种的话呢就是说

你放的时候啊它的那个

重心位置啊是在那个轴上面

但是你装偏了

这时候转起来之后的话呢

也会震动起来

就是说这叫动不平衡

它的质心虽然在那个轴上面

但是它转的时候由于两边的话呢

是倾斜了 会有额外的惯性力产生

因此会产生一个动反力

这个动反力的话呢

会使你的轴承磨损的比较厉害

所以的话呢你需要调整

调整的方式的话呢

你可以在它某个地方挖掉一块

也可以在另外一边的话呢

加上就是焊上一块也可以 都可以

那么我们的汽车轮胎在出厂之前的话呢

都要经过动平衡和静平衡

这样的话呢才开起来的话呢比较舒适

否则的话呢如果是有

静不平衡或者动不平衡的话呢

你的车子开起来就会晃晃悠悠的

而且的话呢轴承呢容易磨损

好所以这是利用了

刚体定轴转动的知识的话呢

可以来解决一些问题

理论力学课程列表:

绪论

-绪论

--绪论

第一章 点的运动学

-1-1 矢量描述法

--第一章运动的描述

--1-1 矢量描述法

--矢量及其运算

-1-2 直角坐标描述法

--1-2直角坐标描述法

--例题1 椭圆规

--例题2 圆轮滚动

-1-3 自然坐标描述法

--1-3 自然坐标描述法

--例题3 单摆

-1-4 极坐标描述法

--1-4 极坐标描述法

--例题4 演员

--讨论题 多种方法求解

-扩展内容

--a 点的运动学扩展

--b 观察与思考

--c 时间与方向

--d 仰望星空

--e 兔子追击问题

-第一章 点的运动学--作业

第二章 刚体运动学

-2-1 刚体的定义与运动形式

--2-1 刚体的定义与刚体的运动形式

-2-2 刚体的矢量-矩阵描述

--2-2 刚体运动的矢量-矩阵描述

--2-2-0 刚体运动的矢量-矩阵描述

--2-2-1 刚体的运动方程

--2-2-2 刚体上任意点的速度和加速度

--2-2刚体的矢量-矩阵描述例题1-2

-2-3 刚体平面运动

--2-3 刚体平面运动

--2-3-1 平面运动的运动方程

--2-3-2 刚体上任意点的速度和加速度

--2-3-3 速度分析 基点法

--2-3-3 速度分析 瞬心法

--2-3-3 速度分析 速度投影定理

--2-3-3速度分析 刚体平面运动的瞬心轨迹

--2-3-4 刚体平面运动的加速度分析

--2-3-3速度分析例题1-4

--2-3-4加速度分析例题1-4

-2-4 刚体定点运动

--2-4-1 刚体定点运动几何分析

--2-4-2 刚体定点运动的解析描述

-扩展内容

--2-扩展-a加速度是否存在投影定理

--2-扩展-b图形放大器

--2-扩展-c连弩射击

--2-扩展-d关于刚体的转动

--2-扩展-e欧拉角探秘

-第二章 刚体运动学--作业

第三章 复合运动

-3-1 点的复合运动

--3-1 点的复合运动

--3-1-1 运动方程

--3-1-2 矢量的绝对导数与相对导数

--3-1-3 速度合成定理

--3-1-4 加速度合成定理

-3-2 刚体复合运动

--3-2 刚体复合运动

-例题

--3-1-1 运动方程例题1 工件轨迹

--3-1-3 速度合成定理例题1-3

--3-1-4 加速度合成定理例题1-4

--3-2-1 角速度合成例题1-3

--3-2-2 刚体定点运动例题1-2

-扩展内容

--钟表的设计

--寻找四叶草

--差动齿轮

--指南车

--逆行风车

-第三章 复合运动--作业

第四章 几何静力学

-4-0 静力学公理序言

--4-0 静力学公理序言

-4-1 主矢量和主矩

--4-1 主矢量和主矩

-4-2 力系的等效与简化

--4-2 力系的等效与简化

-4-3 受力分析与刚体平衡

--4-3 受力分析与刚体平衡

-4-4 平面力系的平衡方程

--4-4平面力系的平衡方程

-4-5 考虑摩擦的平衡问题

--4-5考虑摩擦的平衡问题

-4-6 刚体系的平衡

--4-6-1 组合结构

--4-6-2 桁架

--4-6-3 机构

-例题

--4-1 主矢量和主矩例题1-3

--4-2 力系的等效与简化例题1-3

--4-3 受力分析与刚体平衡例题1-3

--4-4 平面力系的平衡方程例题1-2

--4-5 考虑摩擦的平衡问题例题1-6

--4-6-1 刚体系的平衡例题1-3

--4-6-2 桁架例题1-4

-扩展内容

--4-扩展-a纸桥过车

--气球的平衡

--平衡大师

--4-扩展-d动物爬绳

--4-扩展-e力学与考古

-第四章 几何静力学--作业

第五章 分析静力学

-5-1 约束及其分类

--约束及其分类

-5-2 虚位移

--虚位移

-5-3 虚功原理

--虚功原理

-5-4 广义坐标和广义力

--广义坐标和广义力

-5-5 势力场中的平衡

--势力场中的平衡方程

-例题

--5-3 虚位移原理例题

--5-4 广义坐标和广义力例题

--5-5 势力场中的平衡方程例题

-扩展内容

--关于投影

--不倒翁

--5-扩展-c欹器

--冈布茨

-第五章 分析静力学--作业

第六章 质点动力学

-6-1 质点运动微分方程

--6-1质点运动微分方程

--6-1质点运动微分方程例题

-6-2 质点在非惯性系中的运动

--6-2 质点在非惯性系中的运动

--6-2质点在非惯性系中的运动例题1

-6-3 相对地球的运动

--6-3 相对地球的运动

-扩展内容

--宇航员的问题

--6-扩展-b在小行星上打台球

--失重现象及模拟失重

--非线性方程的近似解

--落体问题在惯性系中解释

-第六章 质点动力学--作业

第七章 质点系动力学

-7-1 质点系动量定理

--7-1 质点系动量定理

-7-2 质点系动量矩定理

--7-2-1 质点系的动量矩

--7-2-2 质点系动量矩定量

--7-2-3 刚体定轴转动微分方程

--7-2-4 刚体平面运动微分方程

-7-3 质点系动能定理

--7-3 质点系的动能定理

-7-4 质系普遍定理的综合应用

--7-4 质系普遍定理的综合应用

-7-5 碰撞

--7-5 碰撞

-例题

--7-1 质点系动量定理1-4

--7-2-1 质点系动量矩例题1

--7-2-2 质点系动量矩定理例题1-2

--7-2-3 刚体定轴转动微分方程例题1-2

--7-3 质点系动能定理例题1-2

--7-4 质系普遍定理的综合应用例题1-2

--7-5 碰撞例题1-4

-扩展内容

--7-拓展-a跳高

--7-扩展-b跳水

--7-拓展-c手机吊冰箱

--7-扩展-d小鸭下山

--7-扩展-e飞针穿玻璃

--第七章 质点系动力学--作业

第八章 分析动力学

-8-1 达朗贝尔原理

--8-1达朗贝尔原理

-8-2 达朗贝尔-拉格朗日原理

--8-2达朗贝尔-拉格朗日原理

-8-3 第二类拉格朗日方程

--8-3第二类拉格朗日方程

-8-4 拉格朗日方程首次积分

--8-4拉格朗日方程首次积分

-例题

--达朗贝尔原理例题

--8-2达朗贝尔原理-拉格朗日

--8-3第二类拉格朗日方程

--8-4拉格朗日方程首次积分

-扩展内容

--广义动量守恒

--广义能量守恒

--非定常约束

--无轮小车

-第八章 分析动力学--作业

7-2-3 刚体定轴转动微分方程笔记与讨论

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