5.1
?/p>
一长为
l
的棒
AB
,靠在半径为
r
的半圆形柱面上,如图所示。今
A
点以恒定速度
0
v
?/p>
水平线运动。试求:
(i)
B
点的速度
B
v
?/p>
(ii)
画出棒的瞬时转动中心的位置?/p>
解:
如图,建立动直角?/p>
A
xyz
?/p>
,取
A
点为原点?/p>
B
A
AB
v
v
r
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
,关键是?/p>
?/p>
?/p>
1(
基点?/p>
)
?/p>
?/p>
A
点为基点?/p>
sin
C
A
AC
A
CO
A
A
v
v
r
v
v
v
v
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
sin
AC
A
r
v
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
AC
r
?/p>
?/p>
,化成标量为
sin
AC
A
r
v
?/p>
?/p>
?/p>
在直角三角形
OCA
?/p>
中,
AC
r
rctg
?/p>
?/p>
所?/p>
2
0
0
sin
sin
sin
cos
A
AC
v
v
v
r
rctg
r
?/p>
?
?/p>
?/p>
?/p>
?
?/p>
?/p>
?
?/p>
2
0
sin
cos
v
k
r
?
?/p>
?
?
?/p>
A
点为基点,那?/p>
B
点的速度为:
2
0
0
2
3
0
0
sin
[(
cos
)
sin
]
cos
sin
sin
(1
)
cos
B
A
AB
v
v
v
r
v
i
k
l
i
l
j
r
v
l
l
v
i
j
r
r
?
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
2(
瞬心?/p>
)
?/p>
如图,因棒上
C
点靠在半圆上,所?/p>
C
点的速度沿切线方向,故延?/p>
OC
?
使其和垂直于
A
点速度线交?/p>
P
点,那么
P
点为瞬心?/p>
在直角三角形
OCA
?/p>
中,
sin
OA
r
r
?
?
在直角三角形
OPA
?/p>
中,
2
cos
sin
AP
OA
r
r
r
ctg
?
?/p>
?
?/p>
?
0
2
cos
(
)
sin
A
PA
PA
PA
r
v
r
k
r
j
r
i
i
v
i
?
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
,即
2
0
sin
cos
v
r
?/p>
?/p>
?
?/p>
?/p>
A
点为基点,那?/p>
B
点的速度为:
2
0
0
2
3
0
0
sin
[(
cos
)
sin
]
cos
sin
sin
(1
)
cos
B
A
AB
v
v
v
r
v
i
k
l
i
l
j
r
v
l
l
v
i
j
r
r
?
?/p>
?/p>
?/p>
?
?/p>
?
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
?/p>
5.2
?/p>
一轮的半径?/p>
r
,竖直放置于水平面上作无滑动地滚动,轮心以恒定速度
0
v
前进。求
轮缘上任一?/p>
(
该点处的轮辐与水平线?/p>
?/p>
?/p>
)
的速度和加速度?/p>
解:
任取轮缘上一?/p>
M
,设其速度?/p>
M
v
,加速度?/p>
M
a
?
B
A
0
v
r
C
O
P
A
v
CO
v
x
y