工程力學(xué)第三章-課件

1、第三章 圓周運動和定軸轉(zhuǎn)動第一節(jié) 圓周運動想一想 在盤山公路的轉(zhuǎn)彎處，外側(cè)路面都高于內(nèi)側(cè)路面，為稍有傾斜的橫坡，這有什么道理？一、向心加速度永遠(yuǎn)與速度垂直而指向圓心，只改變速度的方向，而不改變速度的大小。二、向心力其方向與向心加速度一致，指向圓心。不存在獨立的“向心力”。圖3-1 例3-1題圖例3-1一質(zhì)量為1kg的石塊系于細(xì)繩的一端，其另一端用手拉住，使石塊以v=6m/s的速度在平滑桌面上作勻速圓周運動，如圖3-1所示，求繩所需的拉力。設(shè)繩長為1.2m。例3-1一質(zhì)量為1kg的石塊系于細(xì)繩的一端，其另一端用手拉住，使石塊以v=6m/s的速度在平滑桌面上作勻速圓周運動，如圖3-1所示，求繩所需

2、的拉力。設(shè)繩長為1.2m。解：例3-2 如圖3-2a所示，一質(zhì)量為2000kg的轎車，駛過半徑R=100m的一段圓弧形橋面。當(dāng)車行至橋面最高點時，其速度大小為v=40km/h，問汽車對橋面的壓力為多少（g取9.8ms-2）？圖3-3 例3-2題受力圖解：取汽車為研究對象，畫受力圖（圖3-3）。所求壓力車過拱橋圓弧凸面朝上的橋面使汽車對橋面壓力減小。失重現(xiàn)象圖3-3 例3-2題受力圖汽車行駛在圓弧凹面朝上的橋面，汽車對橋面壓力將超過自身重量，如圖3-2b所示，這就是超重現(xiàn)象。（a）拱形路 （b）凹面路圖3-2 車過不同圓弧形路面示意圖WW汽車轉(zhuǎn)彎一圖3-4 汽車轉(zhuǎn)彎受力圖汽車轉(zhuǎn)彎二圖3-5 汽車

3、轉(zhuǎn)彎車輪軌跡示意圖由汽車轉(zhuǎn)彎車輪軌跡兩前輪相對車架，內(nèi)輪轉(zhuǎn)角大于外輪轉(zhuǎn)角。內(nèi)、外后輪的運動軌跡為同心圓，內(nèi)輪速度小于外輪速度。內(nèi)側(cè)兩輪存在內(nèi)輪差。離心調(diào)速器圖3-6 離心調(diào)速器示意圖離心泵圖3-7 離心泵示意圖離心作用圖3-8 在水平路面上汽車轉(zhuǎn)彎受力情況示意圖周期和頻率周期是描述勻速圓周運動快慢的物理量，用符號T表示。周期的倒數(shù)叫做頻率，用符號f表示。第三章 圓周運動和定軸轉(zhuǎn)動第二節(jié) 剛體定軸轉(zhuǎn)動圖3-9 轎車儀表臺轉(zhuǎn)動是物體兩個最基本的運動形式之一圖3-10曲軸裝入發(fā)動機機體剛體的繞定軸轉(zhuǎn)動，簡稱剛體的轉(zhuǎn)動速度（a） 最高車速不得超過每小時120公里標(biāo)志（b） 最高車速不得超過每小時60公

4、里標(biāo)志圖3-11道路限速標(biāo)志角速度A圖3-12頂起車橋檢查車輪圖3-13 剛體轉(zhuǎn)動角速度示意圖角速度 180=rad(逆時針為正，順時針為負(fù))線速度 想一想： 在汽車維修中，如果修理工錯將比原裝還大的車輪裝上車，一樣的駕駛，車速是快了還是慢了？圖3-14 大小車輪線速度對比示意圖線速度圖3-15剛體轉(zhuǎn)動線速度示意圖用線速度來表示轉(zhuǎn)動剛體上任意一點運動快慢的程度。vr轉(zhuǎn)動慣量 想一想： 以中餐桌上的轉(zhuǎn)盤為例，放同樣一盆菜在轉(zhuǎn)盤中心，或者轉(zhuǎn)盤邊緣，欲轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，哪個更容易一些？圖3-16 中餐桌上的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量是度量剛體轉(zhuǎn)動慣性大小的物理量。它不僅與剛體質(zhì)量m大小有關(guān)，而且與質(zhì)量分布至轉(zhuǎn)軸Z

5、的距離r有關(guān)。圖3-17 飛輪實物照片靜平衡（a） （b）圖3-18 自行車靜不平衡示意圖動平衡(c)圖3-19 汽車車輪動不平衡示意圖動平衡（a）車輪動平衡示意圖 （b）車輪上平衡塊實物圖圖3-20 汽車車輪的動平衡減法平衡法圖3-21 發(fā)動機飛輪減法平衡法示意圖加法平衡法圖3-22 傳動軸動平衡貼片示意圖功率想一想：請從節(jié)能的角度分析，為什么要發(fā)展公共交通？圖3-23a 鉸接客車圖3-23b 轎車功率力在單位時間內(nèi)所作的功，稱為功率，用P表示。P=Fv =M 圖3-24a 上坡時兩儀表指示值圖3-24b 平坦路時兩儀表指示值功率例3-3題 某型號汽車發(fā)動機的額定功率為60kW，在水平路面上行駛時受到的阻力是1800N，求在發(fā)動機額定功率下汽車勻速行駛的速度。在同樣阻力下，如果行駛速度只有54km/h，發(fā)動機輸出的實際功率是多少？解=120km/h以v=54km/h=15m/s行駛，發(fā)動機輸出的實際功率P=Fv=180015=27kW功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系機械中最基本原理之一降速增扭、增速減扭機械效率（a）子午線胎 （b）普通斜交胎圖3-25不同結(jié)構(gòu)輪胎變形示意圖機械效率螺旋傳動帶傳動鏈傳動齒輪傳動摩擦傳動液壓傳動滑動滾動同步帶三角帶30-