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讲师大咖面对面,有问有大收获多。一、基本概念和整体认识
1,刚体:特殊质点组,任意两质点的距离保持不变,类似于质点是一种理想情况,相对于所研究的问题,当物体的大小和形状的变化,可以忽视时,则物体可当做刚体。
2,刚体空间位置的确定,只需确定不共线的三点位置坐标,但由于任意两点的位置不变,受到三个约束,所以只需6个即可
3,刚体运动的分类 根据运动时的限制,需要的独立变量数可少于6个,
根据限制的不同,把刚体的运动分为:
(1) 平动:任意两质点的联线在任意两个不同的时刻,都保持平行,各个质点的运动情况完全相同,所以任意一质点的运动即可代表整个刚体的运动,显然只需3个独立变量
(2) 定轴转动:刚体运动时,始终有两点不动的运动,该两点的连线即为固定的转动轴,只需确定刚体绕该定轴转过多少度,所以只需一个独立变量
(3) 平面平行运动:刚体运动时,始终与一固定平面平行的运动,可分解为质心的平面平动和绕统过质心并垂直于该平面的转动(由轴线取向不变,所以相当于一定转动),因而需要3个独立变量
(4) 定点转动:刚体运动时,只有一个点不动,刚体只能绕通过这个点的轴线转动,显然轴线的取向是可以不断发生变化的,确定轴线的空间取向(三个方向余旋,但三方向余旋平方和为1),所以只需两个独立变量,但还需一个变量来确定绕轴线转过的角度,因此总共需三个独立变量。通常用三个独立的欧拉角来描述,即进动角
(5) 一般运动:不受任何约束,一般分解为质心的平动和绕质心的定点转动,因而需6个独立变量。
1, 描述刚体运动,最基本的物理量是角速度,即描述刚体绕某个点和轴线转动的快慢,是一矢量(相应于无限小转动,无限小转动是可对易的(交换先后两次的转动顺序,结果不 变),而有限转动是不可对易的) ,方向用右手螺旋法则来确定。
2, 刚体的欧拉运动学方程,刚体定点转动时,把角速度(注意是状态量)投影到固连在刚体上随刚体一块运动的随动坐标系上(只做为计算的工具,在后面的刚体的平面平行运动学和刚体的定点转动运动学,及非惯性系运动学、动力学,都常常这么做),但运动参照系仍是地球,而得其分量式,描述了角速度分量随欧拉角及时间之间的变化关系