7-7如图所示,一质量为m的质点A,受指向原点O的引力作用而在水平面上运动,引力的大小与该质点到点O的距离成正比,即F = k r,当t = 0时:质点的坐标为x = x0,y = 0;,,试求此质点的轨迹。(题77答案:)(习题难度:难)题7-7图OrAxy解:由题意有沿x轴的运动微分方程为因为所以利用初始条件:当t = 0时,,;对上式积分得到令 则 (a)沿y轴的运动微分方程为 因为所以
7-15三根均质直杆的长度都为l,质量都为m,焊接成一等边三角形框。试分别求该三角形框对下列各轴的转动惯量:(1)过顶点且与框面垂直的轴;(2)过一边中点且与框面垂直的轴;(3)以一边为轴;(4)以三角形的中垂线为轴。dyxyABCDEFy题7-15图 (a)(题715答案:)(习题难度:易)解:如图(a)所示(1) 过顶点且与框面垂直的轴的转动惯量:所以(2) 过一边中点且与框面垂直的轴的转
7-11如图所示,质量为m的小环A沿半径为r的光滑圆环运动,圆环在自身平面(为水平面)内以匀角速度绕通过点O的铅垂轴转动。在初始瞬时,小环A在A0处(),且处于相对静止状态,试求小环A对圆环径向压力的最大值。(题711答案:)(习题难度:中难)题7-11图 (a)OrAA0题7-11图OrAA0解:(1) 运动学分析:如图(a)将小环A至于一般位置,假设一般位置的半径与初始位置半径的夹角为,如
7-1图示平面系统,绞盘A的半径为r,以匀角速度作逆时针定轴转动,通过光滑滑轮B、C(大小可忽略不计)提升质量为m的重物,B、D处于同一水平线上,且相距为2b,绳索张紧、不可伸长,且不计质量,绳与绞盘之间无相对滑动。试求绳索张力与图示y之间的关系。(题71答案:)(习题难度:中)题7-1图ABMCDyrG2b解:(1) 运动分析:如图(a)题7-1图 (a)ABMCDyrG2b由几何关系得到
7-14如图所示,质量为m的单摆B悬挂于构件DE上点A,构件DE以匀角速度绕Oz轴转动,DA = a,AB = l,当摆相对于构件DE处于静止状态时,试求摆角所满足的关系式和摆线(质量不计)的拉力。(题714答案:)(习题难度:易)题7-14图(a)DABOPaEzl题7-14图DABOPaEzlm解:(1) 运动分析:如图所示以摆球B为动点,动系与杆DE固连。因为摆球B相对于杆DE静止,所以
7-12如图所示,质量为m的小环D,套在光滑杆OA上,杆OA固连在铅垂轴OB上,二者夹角为60?。若杆OA绕轴OB以匀角速度转动,运动初瞬时,小环D位于O处,且相对于杆OA的速度为零,试求当OD = x时小环对杆OA的压力。(题712答案:)(习题难度:难)题7-12图DA60°BOPx题7-12图 (a)DA60°BOPxx60°解:(1) 运动学分析:如图(a)动点:小环D;动系:与杆OA
7-17如图所示,均质等边三角形薄板的质量为m,边长为a,C为其质心,试求该薄板对图示x轴、y轴和垂直于板面的Cz轴的转动惯量。(题717答案:)(习题难度:易)题7-17图xyC解:查附录II 简单均质几何体的质心、转动惯量和惯性矩
7-19如图所示,在半径为R的均质圆盘上开有边长为r的方形孔,称其质量为m(该质量为圆盘去掉方形孔后的质量),试求其对直角坐标系的x轴、y轴和z轴(z轴垂直于圆盘面)的转动惯量。(题719答案:)(习题难度:易)题7-19图Oxyz解:半径为R的均质圆盘开有边长为r的方形孔后的面密度为,圆盘(未开方孔)的质量为,正方形的质量为(1) 对x轴的转动惯量:所以(2) 对y轴的转动惯量:可见(3) 对z轴的转动惯量:所以
7-2图示系统处于同一铅垂平面内,质量为m的套筒A,在不计质量且不可伸长的柔绳的牵引下可沿光滑杆OD滑动。绳子的另一端缠绕在半径为r的鼓轮上,且绳与鼓轮之间无相对滑动。若鼓轮以匀角速度绕轴O作逆时针转动,试求绳子拉力与图示x之间关系。题7-2图(a)A0BDxrOC0ACB0(题72答案:)(习题难度:中易)题7-2图ABDxrO解法一:几何关系法(1) 运动分析:如图(a)所示假设:初始瞬时
7-20图示均质等厚三角板OAB,已知底边长为a,高为h,面密度为,,试求其对x、y轴的转动惯量和惯性积。(题720答案:)(习题难度:中易)题7-20图 (a)COxyABahbh/3题7-20图OxyABah解:三角板OAB的质量为点C为三角板OAB的质心,其位置坐标为查附录II 简单均质几何体的质心、转动惯量和惯性矩(1) 三角板OAB对x轴的转动惯量:(2) 三角板OAB对y轴的转动惯量:或(3) 三角板OAB对x、y轴的惯性积:或
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