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剛體運動學
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剛體之平面運動
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Chasle's定理
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剛體一般運動=
- 平移運動+旋轉運動
- (1)平移:取剛體上任一點為基點,整個剛體隨此基點平移。
- (2)旋轉:基點不動,整個剛體繞此基點旋轉。
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剛體運動公式
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目的
- 建立剛體上之兩點的運動關係式
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公式
- 隨A平移,繞A旋轉
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式論
- 1.
- 若
- ω=α=0
- 則
- 平移運動
- 剛體上各個點之運動量相同
- 2.
- 若
- 已知剛體上一個點的運動量(線運動量 v a+角運動量ω α)
- 則
- 可求出剛體上之任一點之運動量
- 完全掌握此剛體之運動量
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步驟
- 列出剛體公式
- 給定座標系
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瞬心法
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瞬心(l.C.)
(Instantaneous
center of velocity)
- 定義
- 已知
- 剛體作平面運動,觀察其瞬間
- 若
- 視剛體繞某一中心旋轉
- 則
- 該中心此瞬間之速度為零
- 稱
- 該中心 稱作 瞬時速度的中心
- 其中
- 在此瞬間,剛體之任一點皆對瞬心作圓周運動
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時機
- 若已知剛體上兩點之速度方向 ,即可用瞬心法
- 其中
- 只能作速度分析
- 不能作加速度分析
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運動量
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步驟
- 向量作圖求順心
- 已知兩速度方向,求瞬心
- 利用公式求速度
- 列出瞬心公式求ω
- 利用三角幾何求r(半徑)
- 已知一角一邊
- 用正弦
- 利用ω求得其他
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加速度中心
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定義
- 剛體運動某瞬間 有 加速度為零的點
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條件
- body的ω為0
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方法
- 與速度順心一樣
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剛體平面運動解法總整理
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1.參數微分法
- 給參數
- 題目給 條件(Va) 與題目 問的(ω,Vb) 就要給參數
- 找出拘束方程
- 微分 代值
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2.剛體運動公式
- 列出剛體公式
- 給定座標系
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3.疊加圖解法
- 列出剛體公式
- 畫圖幾何解
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4.瞬心法
- 不能求加速度
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純滾動(★常考~)
(Pure rolling)
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定義
- 已知
- 一圓形物在直線上作滾動運動
- 若
- 接觸點不會產生相對滑動
- (接觸點速度相同)
- 加速度不同
- 但切線加速度相同
- 則
- 稱為純滾動
- (滾動無滑動rolling without slipping)
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其中
- 純滾動摩擦力不作功
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運動量