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400-118-6070
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一质量为M的楔状物置于光滑水平面上,在该物的斜面上又放一质量为m的均质圆柱如图4-3-18(a)所示。设圆柱与斜面间的摩擦系数为
(来学网)
,求圆柱在斜面上作纯滚动时
应满足何条件?
正确答案:
欲使圆柱在斜面上作纯滚动,应满足F≤
N,或
。为此,需先求出F与N,现用动静法求解。
这是二个自由度问题。设楔状物的加速度为a,圆柱相对于斜面作纯滚动,其质心C的加速度为
a
=a+a
圆柱体的角加速度为ε,则a
=rε。
取整体为研究对象,主动力、约束反力和虚加的惯性力、惯性力偶矩如图4-3-18(a)所示。根据动静法,列平衡方程
∑X=0,R
+R
-R
cosα=0
式中 R
=ma,R
=Ma,R
=ma
=mrε,则有
(M+m)a=mrεcosα (a)
取圆柱为研究对象,见图4-3-18(b)。根据动静法,列平衡方程
∑m
(F)=0,Fr-M
=0
式中
,故有
将R
、R
和M
的值代入,联立式(a)、式(c),解得
从本题的求解过程可见,采用动静法解题,可以充分发挥静力学中灵活选取研究对象、巧妙选取矩心和投影轴的优点。
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