定轴旋转的杆,撞击某一除支点外的点杆不旋转,求这个点,这个点不是支点。用刚体的转动来分析
时间: 2024-05-21 18:13:28 浏览: 101
根据刚体转动定律,当一个杆在某个点受到冲击时,它将绕固定支点旋转,直到转动惯量和冲量矩的乘积相等。因此,如果撞击点不是支点,则杆不会在该点旋转,而是绕该点作直线运动。
假设撞击点为P,支点为O,杆的质心为G,杆的长度为L,杆的转动惯量为I,撞击点到支点的距离为d,则杆不旋转的条件为:
I * α = (P - O) × F
其中α为杆的角加速度,F为冲量,×表示向量叉乘。
由于杆不旋转,因此α=0,上式化简为:
(P - O) × F = 0
展开叉乘,得到:
(Px - Ox) * Fy - (Py - Oy) * Fx = 0
化简后可得到:
Px = Ox + (I / (m * L^2)) * Fy
Py = Oy - (I / (m * L^2)) * Fx
其中m为杆的质量,(Ox, Oy)为支点坐标。因此,撞击点的坐标为(Px, Py)。
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定轴旋转的杆,瞬间撞击某一除支点外的点杆不旋转,求这个点,这个点不是支点。用刚体的转动来分析
根据刚体的转动定律,一个刚体的转动惯量与角加速度之间的乘积等于转矩,即$I\alpha=M$,其中$I$表示转动惯量,$\alpha$表示角加速度,$M$表示转矩。在这个问题中,杆瞬间撞击某一点后不旋转,说明该点的角加速度为零,因此转矩也必须为零。
假设杆的长度为$L$,质量为$m$,支点到杆的左端点的距离为$a$,支点到杆的右端点的距离为$b$,撞击点到支点的距离为$x$,则根据杆的几何关系,可以得到撞击点到杆的左端点的距离为$L-x$,到右端点的距离为$x$。设撞击点到杆的左端点的距离为$d=L-x$。
根据转动惯量的定义,杆绕支点旋转的转动惯量为$I_s=ma^2$,绕撞击点旋转的转动惯量为$I_x=md^2+mx^2$。根据转动定律,杆绕支点的转矩为$M_s=mg(L-a)$,绕撞击点的转矩为$M_x=mg(x-a)$。
由于杆在撞击点不旋转,因此转矩为零,即$M_s+M_x=0$。带入转矩的表达式,可得$mg(L-a)+mg(x-a)=0$,整理得$x=\frac{aL}{L+a}$。
因此,当杆瞬间撞击距离支点$\frac{aL}{L+a}$处时,杆不旋转。
有一个一端固定的杆,撞击某一除支点外的点杆不旋转,求这个点
这个问题可以用静力学的知识来解决。设这个杆的长度为L,支点到杆的一端的距离为d,杆的重心到支点的距离为x,撞击点到支点的距离为y。根据静力学的条件,撞击点受到的合力矩为0,即:
y*(L-d) = x*d
解得:
y = x*d/(L-d)
因此,撞击点到支点的距离为y,即:
y = x*d/(L-d)
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