用python解决一下问题:一个长1m的铁棍,其左端点处线密度为2kg/m,右端点处线密度为8 kg/m,中间部分的线密度线性连续变化。其右端点处焊接一个面密度为100kg/m,半径0.1m的圆形铁盘,右端点在其圆心处。现将铁棍水平放置从左端点处开始,依次以间隔0.01 m的点作为转动支点,直到支点移动到铁棍右端点处为止。转动轴位于竖直方向。当铁盘的圆心轴与铁棍平行时,求出以各处为支点时的转动惯量,面出图像,并求出转动惯量最小时支点的位置。
时间: 2024-02-29 15:52:50 浏览: 15
这是一个比较复杂的物理问题,需要用到积分和数值计算。以下是Python代码实现:
```python
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
L = 1.0 # 铁棍长度
rho1 = 2.0 # 左端点处线密度
rho2 = 8.0 # 右端点处线密度
rho_disk = 100.0 # 铁盘面密度
r_disk = 0.1 # 铁盘半径
x = np.arange(0, L+0.01, 0.01) # 转动支点位置
M_list = [] # 转动惯量列表
for i in range(len(x)):
# 计算转动惯量
if x[i] == L:
M_list.append(rho_disk * np.pi * r_disk**4 / 2)
else:
M1 = rho1 * x[i]**2 / 2
M2 = rho2 * (L-x[i])**2 / 2
M_disk = rho_disk * (np.pi*r_disk**4/2 + np.pi*r_disk**2*(L-x[i])**2)
M_list.append(M1 + M2 + M_disk)
# 绘制转动惯量-支点位置图像
plt.plot(x, M_list)
plt.xlabel('支点位置(m)')
plt.ylabel('转动惯量(kg·m²)')
plt.show()
# 求转动惯量最小时的支点位置
idx = np.argmin(M_list)
print('转动惯量最小时的支点位置为:', x[idx], 'm')
```
运行后可以得到转动惯量-支点位置的图像和转动惯量最小时的支点位置。