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剛體平面運動
鎖定
- 中文名
- 剛體平面運動
- 外文名
- plane motion of a rigid body
- 過 程
- 剛體運動的過程
- 定 義
- 剛體內部與固定參考面距離不變
- 舉 例
- 車輛在作直線運行
在剛體運動的過程中,如果剛體內部任意點與某固定的參考平面的距離始終保持不變,則稱此運動為剛體的平面運動。例如車輛在作直線運行時,對於垂直於地面的平面,車輛的車身或車輪上任意點,到該平面的距離保持不變。
剛體平面運動力學模型
式中為剛體繞x′y′z′軸的轉動慣量;為剛體繞通過定點O的某一瞬時轉軸轉動的角速度矢量ω在x′y′z′軸上的投影;為所有外力對O點的力矩的矢量和M在x′y′z′軸上的投影。將歐拉動力學方程同歐拉運動學方程(見歐拉角)結合在一起,就構成求解剛體定點轉動的封閉的運動微分方程組。它是由6個一階非線性微分方程組成;從中消去ω′x、ω′y、ω′Z,可得到對歐拉角θ、ψ、φ的3個二階非線性微分方程。尋求此運動微分方程組的完全積分,一般説來非常困難。如果Mx'=My'=Mz'=0,則剛體繞定點的運動稱為純慣性運動,可以徹底分析求解。對有外力矩作用的一般情況,剛體的運動非常複雜,僅在剛體的慣量橢球迴轉對稱,且初始狀態有繞旋轉軸的高速自轉,從而具有大的自轉角動量情況下,剛體繞定點的受迫運動才呈現較簡單的陀螺運動規律。對剛體在重力作用下繞定點轉動的問題曾進行過長期研究。要找到足夠的積分組來一般性地求解這種簡單問題,只有在三種(即歐拉、拉格朗日和柯娃列夫斯卡婭)特殊情形下才有可能。
剛體平面運動運動性質
●保持距離不變。
●只要知道不共線的3個點A、B、C在變換m下的象A′、B′、C′,m就可以確定下來。
●平面剛體運動m:平面α→平面α將平面α內的直線映成直線,射線映成射線,線段映成等長的線段。
●在平面剛體運動m:平面α→平面α下,正n邊形的大小和形狀保持不變。
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