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理论力学第九章习题

9-1.塔式起重机的水平悬臂以匀角速度 =0.1rad/s 绕铅垂轴OO i 转动,同时跑车A 带着重物B 沿悬臂按x=20-0.5t 的规律运动,单位为米、秒,且悬挂 钢索AB 始终保持铅垂。

求当t=10s 时重物B 的绝对速度。

解:动 点:A ;动系:起重机 运动分析:牵连运动:定轴转动; 相对运动:直线运动; 绝对运动:曲线运动;V rdx dt 0.5m / sV eX Qe 当t=10s 时V e(200.5 10) 0.1 1.5m/ sV aV2V r、0.5)21.521.58m/s9-2.图示曲柄滑道机构中,曲柄长 OA=r ,它以匀角速度 绕O 轴转动。

装在水 平上的滑槽DE与水平线成60。

角。

求当曲柄与水平线的交角分别为 =0、30°、60°时,杆BC 的速度。

解:动 点:A ;动系: ABC运动分析:牵连运动:平动;相对运动:直线运动; 绝对运动:圆周运动;当=30° 时, V e 0当=60°时,Ve 詐9-3.图示曲柄滑道机构中,杆BC 为水平,而杆DE 保持铅垂。

曲柄长OA=10cm , 以匀角速度=20rad/s绕O 轴转动,通过滑块A 使杆BC 作往复运动。

求当 曲柄与水平线的交角分别为 =0、30°、90°时,杆BC 的速度。

解:动 点:A ;动系:BDC运动分析:牵连运动:平动;相对运动:直线运动; 绝对运动:圆周运动;V a r ®200cm /sV V sin © 当=0°时,Ve0 ;当=30° 时,V e 100cm/s ;9-4.矿砂从传送带A 落到另一传送带B 的绝对速度为v i =4m/s ,其方向与铅垂 线成30°角。

设传送带B 与水平面成15°角,其速度V 2=2m/s 求此时矿砂对 于传送带B 相对速度;又问当传送带B 的速度为多大时,矿砂的相对速度由正弦定理得:V a V esin120 sin © 30 V rsin 90 ©当=0°时,V eV e V asin © 30 sin120当=90。

时,v e 200cm /sCve OK 3cos300.5 23.1cm/s才能与它垂直?解:动 点:矿砂(下落);动系:传送带B运动分析:牵连运动:平动;相对运动:曲线运动; 绝对运动:直线运动;v r V : v : 2v 1v 2 cos75v'422: 2 4 2 cos75 3.98m/s要使相对速度与传送带垂直,则V e V i cos75 4 cos75 1.04m/s9-5.摇杆OC 经过固定在齿条AB 上的销子K 带动齿条上下平动,齿条又带动 半径为10cm 的齿轮绕01轴转动。

如在图示位置时摇杆的角速度 =0.5rad/s,求此时齿轮的角速度。

解:动点:K动系:摇杆OC运动分析:牵连运动:定轴转动; 相对运动:直线运动; 绝对运动:直线运动;O40cm9-6.图示铰接四边形机构中,O i A=O 2B=10cm 又O i O 2=AB ,且杆O i A 以匀角速 度=2rad/s 绕O i 轴转动。

AB 杆上有一套筒C ,此筒与CD 杆相铰接,机 构的各部件都在同一铅垂面内。

求当=60。

时,CD 杆的速度和加速度。

解:动 点:C 动系:AB运动分析:牵连运动:平动;相对运动:直线运动; 绝对运动:直线运动;v e v A v B O 1A ◎ 10 2 20cm/s加速度合成定理:9-7 .图示曲柄滑道机构中,导杆上有圆弧形滑槽,其半径R=10c m ,圆心在导杆上。

曲柄长 OA=10cm ,以匀角速度 =4 rad/s 绕O 轴转动。

求当 =30° 时导杆CB 的速度和加速度。

a a a ea r大 小: ? 知 ? 方向:知知知a e2O 1A ◎10 22 40cm/s2V ecos3026.7cm/scos30V a 10 26.7To"2.67rad/ sv a v e cos © 20 cos6010cm/ sa a a e Si n6034.6cm/sDItdl解:动点:A 动系:导杆CB运动分析:牵连运动:平动;相对运动:曲线运动; 绝对运动:圆周运动;v a OA 3 0.1 4n 1.26m/s v e v a 1.26m/s加速度合成定理:Tnaa a e a r ar大 小: 知 ? ?知方 向:知知知知a;0 a ; OA 31.6 兀22 2nv r 1.26 a r -15.88m/sR 0.1将矢量式向轴投影aaaa £e E-Ea ; cos60 a e cos30a ;9-8•半圆形凸轮以匀速度V 。

水平向右运动,推动杆 AB 沿铅垂方向运动。

如凸 轮半径为R ,求在图示位置时AB 杆的速度和加速度。

a ea an O F.a rtJ TOTTTTTa ecos30 a :cos60 na r1.6n 2cos6015.88 cos3027.3m/ sa ar3r £rd© 2t 2t®r t 1s dtd◎ c^1122rad/s加速度合成定理:a aa a za eTa rna r解:动点:A运动分析: 动系:凸轮 牵连运动:平动;相对运动:圆周运动;绝对运动:直线运动;V rV otg30 v 0 0.577v 0 2v a 1.154v 0 加速度合成定理:a a9-9.小车以匀加速度解:动小: 向:a e知 知Ta r na r知 知2R a a cos30 na r 1 .332V 2 Rna ra a1.54^R在t=1s 时,轮缘上A 点的位置V e V a 0a o运动分析:牵连运动: 平动;相对运动:圆周运动;绝对运动:曲线运动;a o =49.2cm/$水平向右运动,车上有一半径 r=20cm 的圆轮 绕O 轴按=t 2规律转动,单位为弧度/秒9-10.杆OA 绕定轴O 转动,圆盘绕动轴A 转动,已知杆长l =20cm ,圆盘半径 r=10cm ,在图示位置时,杆的角速度和角加速度为=4rad/s ,=3rad/«,圆盘相对于杆OA 的角速度和角加速度为 r =6rad/s, r =4rad/s 2。

求圆盘上M 1和M 2点的绝对速度及绝对加速度。

运动分析:牵连运动: 定轴转动;相对运动: 圆周运动;将矢量式向轴投影将矢量式向轴投影Ta rnaa,aza a2r £ 20 2 40cm / sr 32 20 222 80cm/ sTa rna ra e cos60a e cos30264.6cm/ s237.4cm/ s2 2 2a ,a z74.6cm/ s解:动 点:M 1、M 2;动系:杆OA ;绝对运动: 曲线运动;V a V e V r大小:?知知方向:?知知、M1 点:速度:V e1 OM 1 3 r L 3 30 4 120cm/sv r r wr10 6 60cm/sv1ve1vr120 60 60cm /s加速度合成定理:Tn Tnaa aeae ar ar akTae1(r l)£ 30 o3 90cm / sn ae1(r 1)3 230 16 480cm/sTar1 r e 10 4 40cm / s 2n ar12r 3 10 36 360cm/s a k2 3 V r 2 24 60 480cm/saa1(a Te1;、2 n (90一40)2—(480一480一360)2 363.4cm/s 2、M 2 点: 速度:V e2 r 2I 2 3 102 2024 89.4cm/s V r2 r w r 10 6 60cm/s V 2xV e2v r2 sin60 62.62cm/sv2yv r2 cos60 53.64cm/sV22 V2x大 小: ?方向: ?Ta e2r l 2 £na er |23Ta r r e r 10na r 2r w r 10a k 23 V r 将矢量式向轴投影aa Ena r360cm / s 4 60 480cm/sa ; sin © a ;cos ©360 480 160 60 100cm/s 2加速度合成定理:22 aa ka a462将矢量式向轴投影22zaaT n [ T ・[aa naraecos9 aesin <p40 320 30 330cm / s2a a a:w a:”. 1002 3302344.8cm/s29-11.圆盘绕水平轴AB转动,其角速度=2t rad/s,盘上M点沿半径按OM=r=4t2 的规律运动,单位为厘米、秒。

OM与AB轴成60°倾角。

求当t=1s时,M点的速度和绝对加速度。

解:动点:M ;动系:圆盘;运动分析:牵连运动:定轴转动;相对运动:直线运动; 绝对运动:曲线运动;加速度合成定理:大小:?知知知知方向:?知知知知dvr2a r 8cm / sdtd 3 2£e 2rad/ sdtTa;rsin60 s e 4 2 21 sin602 6.93cm/sna;rsin60 34 12 sin60 221213.86cm/s2a k 2W;V r 2 2 1 8 sin60 27.71cm/s2a x a rcos60 8 14cm / s2T na a a e a e a「a k2aya;arsin60 13.86 8sin60 6.93cm/s2V rdr 8tV r t 1s 8cm/sa 2 2a k ) a x2 a y(6.93 27.71)242 6.932 235.55cm/s。

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