当前课程知识点:理论力学 > 第七章 质点系动力学 > 7-2 质点系动量矩定理 > 7-2-3 刚体定轴转动微分方程
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
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-8-4 拉格朗日方程首次积分
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