当前课程知识点:理论力学 > 第八章 分析动力学 > 例题 > 8-2达朗贝尔原理-拉格朗日
例1 园轮固定于O点
不考虑它的质量和摩擦
我们来建立一下这个系统的运动微分方程
这边悬挂了m1 这边悬挂m2
好 我们看看如何求解
我们利用几何法来进行分析
我们把加速度先画出来
那么正负号实际上没关系
我们先假设先都是沿着正方向
那么虚位移的话也是沿着正方向给出了的
我们利用一下动力学普遍定理
把它代入去 然后呢 下面我们利用一下
绳子不可伸长的条件
因此有δr1=-δr2 a1=-a2
然后把这两个方程代入
就得到这样一种关系式
那么 把δr1换成δr2 换完之后的话呢
我们利用点积表达式相乘的话
我们现在投影之后 得到这样一个式子
好 那么注意
这个中括号里面一串表达式乘以δr2=0
这个虚位移的话是可以任意点定的一组数
所以的话呢 它要等于0的话呢
只能是前面系数为0
所以的话呢 由此提出来加速度表达式
就求出来了
那么这个题目还可以用解析法进行处理
我们先把动力学普遍方程先列出来
然后呢 把它展开之后
它会有在x方向 y方向 z方向表达式
然后呢 我们看这个方程
我们列出约束方程就是x1+x2=l
也就是说 这个绳长等于固定的一个长度
那么对它进行变分 就能求出δx1=-δx2
那么同样的话 对这种方程进行求导
求二阶导数 就能求出来x1的二阶导数
等于负的x2的二阶导数
好 那么类似的话呢 我们来看看
y方向的限制 因为y方向的话是
这个半径的关系 所以的话呢
y1=-r 那么求出来δy1=0
因为r是常数 那么类似的话呢
y2=r 求导出来之后 就是δy2=0
z方向也可以做类似处理 都是为0的
因此的话呢 我们把它代进去之后
就能求出来 这样一组表达式
那么 我们再把δx1和δx2再合并一下
就能求出这样一个式子
那么注意到δx2是任意点的虚位移
因此只能得出前面的系数为0
所以的话呢 加速度表达式就求出来了
那么这个题目还可以用牛顿定律
进行求解 我们来看看运动学分析
比如说这边有个加速度a1 这边a2
那么首先的话呢 a1=-a2
其次的话呢 我们来进行受力分析
对于这个物体的话呢 受重力 这边受重力
然后绳子有个张力T 这边是T′
如果我们中间这个滑轮是不计质量的
没有摩擦的话 那么T就等于T′
好了 那么下面我们去写运动微分方程
对于左边的话呢 我们可以列出来
质量乘以加速度等于所受的力
那么就是这样一个式子 就是m1g-T=m1a1
那么对于右边的话呢 也可以这么列出来
然后利用T和T′是相等的关系
我们把它稍微处理一下 一相减
就能得到这样一个式子
那么从这个式子中 我们也可以求出来
加速度表达式
那么我们用不同方法求解之后
大家可以比较一下每种方法的特点
特别注意一下 如果用牛顿定律求解的话呢
可能需要拆开来 就是把它拆开来
暴露出张力
然后用前面方法的话 是整体进行分析
不用拆开
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