,dtdt
图521
它的方向规定为沿转轴的方向,其指向由右手螺旋法则确定。刚体定轴转动的角速度实际上是其在转轴方向上的分量。所以,可以简化为标量。即
ddt
角加速度为
(521),
dd22dtdt
(522)
离转轴的距离为r的质元的线速度和刚体的角速度的关系为:
vrkxiyjzk
其加速度和刚体的角加速度的关系为:
(523)(524)(525)
atr
a
r
刚体转动的一种简单的情况是匀加速转动,在这一转动过程中,刚体的角加速度保持不变。以0表示刚体在t0时的角速度,以表示刚体在t时的角速度,以表示刚体在0到t时刻的角位移,类比匀速直线运动,可推导出相应的公式:
0t
(526)(527),(528)。
2022
00tt2
12
例521、一条缆索绕过一定滑轮拉动一升降机,如图522所示。滑轮半径r05m,如果升降机从静止开始以加速度a04ms2匀加速度上升,求:
f81
(1)、滑轮的角加速度;(2)、开始上升后,t5s末滑轮的角加速度;(3)、在5秒内滑轮转过的圈数;(4)、开始上升后,t1s末滑轮边缘上一点的加速度(假设缆索和滑轮之间不打滑)。
图522解:(1)由于升降机的加速度和轮缘上一点的切向加速度相等,根据
atr,
(2)、
ata0408rads2;rr05
t,
0854rads;
(3)、
12110t,085210rad,
16;2222
(4)、如图522所示,已知ata04ms2,又
t08108rads
a
r205082032ms2,
故
aa
at0322042051ms2
22
这个加速度的方向与轮缘切线方向的夹角
arctg
a
032arctg387。at04
f82
522
力矩
为了改变刚体原来的运动状态,必须对刚体施加作用力。外力对刚体转动的影响,不仅与作用力的大小有关,而且与力的方向和作用点的位置有关。例
图523力矩的方向右手螺旋法则如,我们用同样大小的力推开门时,当作用点靠边门轴不易把门打开;当作用点远离门轴,门就容易推开。由此可以看出,要改变刚体原来的运动状态就必须考虑作用力的大小、方向和作用点三要素。为此,我们引入力矩这一物理量。如图523所示,设转轴O垂直于刚体的转动平面,作用力F和作用点的矢径r都在平面内,力F与矢径r的夹r