第12章动力学普遍方程和第二类拉格朗日方程图形例12-1图 (b)OmgCBAMFIBC′mgmgFICMIOFIO例12-1图 (a)OBxAyMaAaBC例12-2图ABCaP1P2P1FI1FI2FI3MI1MI2mAgmBgaBarFIBAB例12-3图例12-4图BFfAxyFP2P1Ox1x2例12-5图Omkr例12-6图BkCAxPvAvAvCAvC例12-7图vAABCxPvAvCAvC例12-8图vCDrOBARvCCDvD
题12-12图rR=41M212-12图示系统位于水平面内,质量为m、长度为l = 3r的均质细杆OC,其上作用有力偶矩为M1的主动力偶,杆的一端绕通过点O的光滑铅垂轴逆时针转动,转角为,另一端则用光滑铰链与质量为m、半径为r的均质圆盘的质心C相连;该圆盘又在另一绕铅垂轴O作顺时针转动的空心半圆柱内侧滚动而不滑动;该空心半圆柱的转角为,对轴O的转动惯量JO = 8mr2,其上作用有力偶
第12章动力学普遍方程和第二类拉格朗日方程习题12-1吊索一端绕在半径为r,重为P1的均质鼓轮I上,另一端绕过半径为R,质量可不计的定滑轮II系于重为P2的平台III上,鼓轮上作用一顺时针转向的力偶矩M。若吊索的质量及轴承A、B处摩擦均可略去不计,吊索与轮间无相对滑动,试求平台的加速度。(题12-1答案:)题12-1图ARBMrIIIIII题12-2图OM0ACB12-2图示椭圆规机构在水平面
12-18如图所示,质量为4m、半径为r的均质圆盘,可沿粗糙的水平面作纯滚动,一摆长为l、摆锤质量为m的单摆,悬挂于圆盘的中心。开始时系统静止,且x = 0,,在重力作用下进入运动,试用拉格朗日方程的首次积分求摆锤B的运动轨迹方程。(不计摆杆AB的质量) (习题难度:中)题12-18图(a)ABxryxO题12-18图ABxr解:(1) 系统的动能:如图(a)因为 其中所以则系统的动能为 (2
12-11如图所示,质量为m1的水平平台用两根长均为l且平行的细绳(质量不计)悬吊,质量为m2、半径为r的均质圆盘可沿平台作纯滚动,刚度系数为k、原长为l0的水平弹簧,其一端固定于平台上,另一端则与圆盘中心相连,试以图示的x、为广义坐标建立系统的运动微分方程。(题12-11答案:)(习题难度:中易)题12-11图kABOO1rxl0O2解:(1) 系统的动能:如图(a)题12-11图(a)kA
12-17如图所示,质量为m1、半径为r的空心薄壁圆柱A在水平地面上作纯滚动,在圆柱的质量对称面内有一质量为m2的小圆球B(可以看成质点)沿光滑的圆柱内壁运动,试以图示的x、为广义坐标建立系统的运动微分方程,并写出其首次积分。 (习题难度:中易)题12-17图(a)ABxrP(题12-17答案:)题12-17图ABxr解:(1) 运动分析:如图(a)空心薄壁圆柱A在地面上作纯滚动;小圆球B相对
12-15如图所示,三棱柱A放置于光滑水平面上,质量为m1;均质圆柱C的质量为m2,半径为r,在三棱柱的光滑斜面上绕线下滑,不计质量的挡板B固连于三棱柱,柔绳的质量不计,直线段柔绳平行于三棱柱斜面(其斜面与水平线夹角为),试以图示x1、x2为广义坐标写出系统的运动微分方程,并求其首次积分。(习题难度:中易)(题12-15答案:)题12-15图(a)ABx1Crx2题12-15图ABx1Crx2
12-6如图所示,质量为m、长度为l的均质杆AB,其A端用刚度系数为k的弹簧悬挂于铅垂滑道的上部,同时杆AB还可以绕点A在铅垂平面内摆动,不计与杆AB铰接的滑轮A的质量和各接触处摩擦,若以弹簧原长处为x轴原点,试用拉格朗日方程导出杆关于图示广义坐标x、的运动微分方程。(题12-6答案:)(习题难度:中易)题12-6图xkABO题12-6图(a)kABCxO解:(1) 系统的动能:如图(a)其中
12-5如图所示,质量为m、半径为r的均质半圆盘在粗糙水平地面上作无滑动的滚动,试以圆心O和质心C的连线与铅垂线夹角为广义坐标写出其运动微分方程,并求其在平衡位置附近作微振动的周期。 (习题难度:中)(题12-5答案:)题12-5图(a)OCPyC题12-5图OCr解:(1) 半圆盘的动能:如图(a)半圆盘的质心为点C,则半圆盘对质心点的转动惯量为半圆盘的速度瞬心为点P,则半圆盘的动能为(2)
习题 2314(习题难度:中易) 拉格朗日方程首次积分图示机构处于同一铅垂平面内,均质圆盘 A 的半径为 R = 2r ,质量 m1= 2m ,可绕中心轴 A 转动;均质圆盘 B 的半径为 r ,质量为 m ,其中心为 B ,可在圆盘 A 的边缘相对于圆盘 A 作纯滚动,均质杆 AB 的质量也为 m ,铰链 A、B 光滑。若以圆盘 A 顺时针转角 和杆 AB 顺时针转角 为系统的广义坐标,试写出系
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