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1、Xu Zhongfeng, Xian Jiaotong University, 2010University PhysicsXian Jiaotong UniversityXian Jiaotong University Zhongfeng Xu 04 / 01 / 2010 04 / 01 / 2010 Xu Zhongfeng, Xian Jiaotong University, 2010University Physics 平行轴定理及垂直轴定理zL CMzJz 刚体绕通过质心轴的转动惯量例如:ML 平行轴定理 (Parallel-Axis Theorem)zxy薄板 (薄板)垂直轴定理
2、xy 轴 在薄板内z 轴 垂直于薄板例如:yxz圆盘RCmXu Zhongfeng, Xian Jiaotong University, 2010University PhysicsCzMzroriri LmixOXu Zhongfeng, Xian Jiaotong University, 2010University Physics四. 转动定律的应用举例(1) 飞轮的角加速度; (2) 如以重量P =98 N 的物体挂在绳端，试计算飞轮的角加速度.解 (1)(2)两者区别例求一轻绳绕在半径 r =20 cm 的飞轮边缘，在绳端施以F=98 N 的拉力，飞轮的转动惯量 J=0.5 kgm2
3、，飞轮与转轴间的摩擦 不计，绳与滑轮间无相对滑动，(见图)Xu Zhongfeng, Xian Jiaotong University, 2010University Physics一根长为 l ，质量为 m 的均匀细直棒，可绕轴 O 在竖直平面内转动（光滑无摩擦），初始时它在水平位置求 它由此下摆 角时的 和Olm Cx解 取一质元重力对整个棒的合力矩等于重力全部集中于质心所产生的力矩dm例Xu Zhongfeng, Xian Jiaotong University, 2010University Physics匀质圆盘以 0 在水平桌面上转动,受摩擦力而静止解例求 到圆盘静止所需时间取一质
4、元摩擦力矩R由转动定律Xu Zhongfeng, Xian Jiaotong University, 2010University Physics例 一个刚体系统，如图所示，已知，转动惯量，现有一水平力作用于距轴为 l 处求 轴对棒的作用力（也称轴反力）。解 设轴对棒的作用力为 N由质心运 动定理打击中心质心运动定理与转动定律联用质点系由转动定律Xu Zhongfeng, Xian Jiaotong University, 2010University Physics6.2 绕定轴转动刚体的动能 动能定理 一. 转动动能z OP刚体对定轴的总动能为,其动能为设系统包括有 N 个质量元取第 i
5、个质元定轴转动刚体的动能等于转动惯量与其角速度平方乘积的一半结论 转动物体具有储能、稳速等作用：各质元速度不同， 但角速度相同二. 力矩的功Xu Zhongfeng, Xian Jiaotong University, 2010University Physics(力矩的功就是力的功) l 对一有限过程 若 M = C( 积分形式 ）(2) 内力矩作功之和为零。讨论 (1) 合力矩的功三. 转动动能定理 合力矩功的效果对于一有限过程绕定轴转动刚体在任一过程中动能的增量，等于在该过程中 作用在刚体上所有外力所作功的总和。 动能定理Xu Zhongfeng, Xian Jiaotong Unive
6、rsity, 2010University Physics刚体的机械能刚体重力势能质心的势能刚体的 机械能l 刚体的机械能守恒对于包括刚体的系统，功能原理和机械能守恒定律仍成立Xu Zhongfeng, Xian Jiaotong University, 2010University Physics 例 一根长为 l ，质量为 m 的均匀细直棒，可绕轴 O 在竖直平面内转动，初始时它在水平位置解由动能定理求 它由此下摆 角时的 和Olm Cx此题也可用机械能守恒定律方便求解Xu Zhongfeng, Xian Jiaotong University, 2010University Physics图示装置可用来测量物体的转动惯量。待测物体A装在转动架上，转轴Z上装一半径为r 的轻鼓轮，绳的一端缠绕在鼓轮上，另一端绕过定滑轮悬挂一质量为 m 的重物。 重物下落时，由绳带动被测物体 A 绕 Z 轴转动。今测得重物由静止下落一段距离 h，所用时间为t，例解 分析（机械能）： 求 物体A对Z 轴的转动惯量Jz。设绳子不可伸缩，绳子、各轮质量及轮轴 处的摩擦力矩忽略不计。Xu Zhongfeng, Xian Jiaotong University, 2010University Physics机械能守恒若滑轮质量不可忽略，怎样？
