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1、1,大学物理竞赛辅导,刚体力学,2,3,1、转动惯量,2、刚体定轴转动的转动定律,3、刚体的转动动能,4,6、机械能守恒定律,7、对轴的角动量定理,若 Mz外0,5、刚体定轴转动的动能定理：,5,8.平行轴定理,9.对薄平板刚体的正交轴定理,即,如图,适用于平行于xy平面的薄板,6,7,8,9,10,11,2011年天津市竞赛题 十一、如图所示，有一半径为R质量为m的匀质圆环，悬挂在墙壁上的钉子上可自由摆动。求环作微小角度（小于5度）摆动时的周期T。,解法2：,由平行轴定理，圆环对O轴的转动惯量为,圆环摆动过程中，机械能守恒，即,两边对t 求导，得,考虑到 ，将上式整理得,此为谐振动，角频率,
2、故周期,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,2010天津市竞赛题 光滑水平桌面上有一半径为R、质量为M的匀质圆盘，圆心O沿水平x轴 以速度v0匀速运动，同时圆盘绕其圆心O以匀角速0转动，运动过程中与一静止在x轴上质量也是M的质点相碰，并粘在圆盘的边缘上。求：（1）碰后系统质心速度；（2）碰后系统绕质心转动角速度；（3）碰撞过程中系统损失的机械能。,解：圆盘与质点相互作用过程中。在水平方向无外力，只存在内力的作用，故系统动量守恒。角动量守恒，但碰撞是完全非弹性，有机械能的损失。,（1）动量守恒,
3、（2）碰撞后，质心在R/2处，,绕质心的转动惯量,35,角动量守恒：,（3）碰撞前系统机械能：,碰撞后系统机械能:,故损失的机械能为：,36,2011天津市竞赛题 如图是长为L质量为m 的均质细杆处于水平静止状态。它的一端在光滑的轴上，细杆可绕轴自由转动，另一端用轻绳（不计质量）悬挂于天花板，轻绳垂直于水平面。问： （1）在剪断轻绳这一瞬间，细杆质心加速度a、细杆绕其质心转动角加速度 、轴的支撑力N各是多少？ （2）当细杆转动到竖直位置转动角速度 、质心速度 ？,解：,（1）设轴的支撑力为N，则,平动方程：,转动方程：,进一步得,刚体的运动可看作：质心的平动和绕质心的转动的复合运动。,细杆绕轴
4、转动的角加速度：,如图所示，故绕质心的转动角加速度,37,2010校竞赛题 如图所示，一半径为R，质量为m的水平圆台，正以角速度w0绕通过其中心的竖直固定光滑轴转动，转动惯量J 台上原站有2人，质量各等于转台质量的一半，一人站于台边A处，另一人站于距台中心 的B处今A处的人相对于圆台以速率v 顺着圆台转向沿圆周走动，同时B处的人相对于圆台以速率2v逆圆台转向沿圆周走动求圆台这时的角速度w,(2) 竖直位置角速度为 ，由机械能守恒,质心速度：,38,解：以转台和二人为研究对象，所受外力只有重力和轴的支撑力，诸力对转轴的合力矩为零，所以系统角动量守恒。各转动惯量分别为,以地面为参照系，A处的人走动的角速度为 ，B处的人走动的角速度为,由角动量守恒定律有,解得：,39,40,41,42,43,44,45,46,47,素材和资料部分来自网络，如有帮助请下载!,