1§6-4、刚体的一般运动的运动学与动力学2刚体一般运动的实例3§6-4-1、刚体一般运动的运动学问题:如何确定自由刚体在空间的位置?4§6-4-1、刚体一般运动的运动学一、刚体一般运动的运动方程x y z定参考系一般运动 = 平移运动 + 定点运动5§6-4-1、刚体一般运动的运动学二、刚体一般运动时其上 点的速度和加速度(平移动系)刚体的一般运动:随基点的平移和绕基点的定点运动的合成刚体上点的
1§6-2、欧拉动力学方程一、刚体定点运动的动量矩Oxyz为惯性参考系Ox’y’z’为随体参考系刚体对O点的动量矩:上述矢量在不同参考系中可表示为:2§6-2、欧拉动力学方程3§6-2、欧拉动力学方程讨论:定点运动刚体动量矩的最简表达式4§6-2、欧拉动力学方程刚体对O点的动量矩:问题:上式能否进一步简化?5§6-2、欧拉动力学方程如果x’ y’ z’是刚体的惯量主轴问题:Lo与?是否共线,在什么
1第六章-刚体动力学(二)刚体的定点运动与一般运动2引出问题 刚体一般运动的实例3刚体的定点运动问题:什么是刚体的定点运动4§6-1 刚体定点运动的运动学刚体定点运动( fixed-point motion of rigid body):若刚体在运动过程中其上或其延展体上有一点保持不动。则称刚体作定点运动问题:用什么方法分析和研究刚体的定点运动?5用什么方法研究一、刚体定点运动的运动学方程Oxyz
1作业 已知质量为m的质点,被约束在y=sin2x的曲线上运动 ( y轴铅垂向上,x轴水平 ) 试应用第一类Lagrange方程, 建立质点的运动微分方程,并求作用在质点上的约束力2§5-5、第一类拉格朗日方程一、问题的引出受完整理想约束系统的Hamilton原理:系统的真实运动满足3§5-5、第一类拉格朗日方程应用第二类拉格朗日方程必须选取独立的位形坐标。第二类拉格朗日方程不能求约束力。4§5-
1§6-1 刚体定点运动的运动学三、刚体定点运动的角速度和角加速度角速度2§6-1 刚体定点运动的运动学角加速度思考题:推导出用欧拉角及其一阶和二阶导数表示的定点运动刚体的角加速度。用欧拉角表示的角速度3§6-1 刚体定点运动的运动学例:已知动圆锥A以匀角速率在定圆锥B上纯滚动,滚动的速率为ω(大小为常量)。 确定动圆锥A的角加速度的方向 。结论:沿圆锥B底面圆周的切线方向AB4§6-1 刚体定点
1上节内容回顾一、惯量矩阵与平行移轴定理二、定点运动刚体的动量矩计算三、刚体定点运动动力学解法2一、应用动量矩定理刚体定点运动动力学解法二、补充运动学方程3刚体定点运动的欧拉动力学方程4刚体定点运动动力学的牛顿力学解法5刚体定点运动动力学解法二分析力学解法6四、刚体定点运动的动能Oxyz为惯性参考系Ox’y’z’为随体参考系刚体的动能:7如果x’ y’ z’是刚体的惯量主轴8求出势能和广义力, 代
§5-5、第一类拉格朗日方程一、问题的引出系统的动能系统的约束方程描述系统位置和形状的坐标不独立1§5-5、第一类拉格朗日方程应用第二类拉格朗日方程必须选取独立的位形坐标。第二类拉格朗日方程不能求约束力。2§5-5、第一类拉格朗日方程二、第一类拉格朗日方程 对上述方程求微分有:反映的微小位移应满足的关系约束方程 约束方程约束方程求全微分,反映两点的微小位移在两点连线上的投影相等3§5-5、第一类拉
12一、势力场及势能力 场:质点(系)所受力完全由其所在位置决定,这样的空间称为力场。势力场: 场力所做的功与质点经过的路径无关, 这样的力场称为势力场或保守力场。势能:质点从某一位置 A 到基准点 Ao ,有势力所 做的功,称为质点在该位置的势能。基准点 的势能为零。3二、势力场的特性三、质点系在势力场中的运动微分方程设质点系的势能函数为:质点系的运动方程:4质点系相对运动点的动量矩定理作用在第
1第六章 刚体动力学(二)2刚体的定点运动运动学总结定点运动刚体的任意有限位移,可以绕通过固定点的某一轴经过一次转动来实现。定点运动刚体有限位移的顺序不可交换。定点运动刚体无限小位移的顺序可交换。定点运动刚体的角位移不是矢量,但无穷小角位移是矢量。定点运动刚体的角速度\角加速度是矢量。常用欧拉角作定点转动刚体的广义坐标。3欧拉角的定义4欧拉角( ?,?,? )的几何意义? = 常数5? = 90?
1第六章 刚体动力学(二)2上节内容回顾:一、刚体定点运动动力学问题的解法1:矢量力学解法:欧拉动力学方程+欧拉运动学方程;2:分析力学解法:欧拉角+欧拉运动学方程+拉格朗日方程。二、重刚体定点运动、规则进动1:规则进动:2:动力学对称刚体:3:欧拉情况下的动力学对称刚体必然作规则进动;4:拉格朗日情况下(动力学对称): 刚体在适当的初条件下可作规则进动;3§6-3、陀螺近似理论一、陀螺规则进动的
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