医用物理习题答案第1章生物力学详细答案

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1、习题一解答1-1决定刚体的转动惯量的因素有哪些？答：刚休的转动惯量与卜冽因索有关：①质量的人小；②质量的分布情况，即刚体的形状、大小和各部分的密度；③转轴的位置.1-2花样滑冰运动员在运动中如何改变自身的旋转速度？答：花样滑冰运动员，当绕通过重心的铅直轴高速旋转时，由于外力（重力，支撑力）对轴的矩为零，角动量守恒，通过改变自身的转动惯量，來改变角速度.例如，当他在旋转过程小突然把手臂收起來的时候，他的旋转速度就会加快.1-3试应用角动量和转动惯量的概念来解释荡秋千的原理.答：当系统不受外力作用时,总角动虽保持不变.当然荡秋千时还受到地心吸引力

2、，但可忽略这一作用力.物体的角动量是物体的转动速度乘以它的转动惯量.物体质量小心越靠近旋转轴，转动惯量就越小，山于角动量为常数，所以物体的转动速度就会增加.反之，物体的转动速度就会减少.1-4形变是怎样定义的?它有哪些形式？答：物体在外力作用下发生的形状和大小的改变称为形变.形变包括弹性形变和范（塑）性形变两种形式，弹性形变指在一定形变限度内，去掉外力后物体能够完全恢复原状的形变，而范（塑）性形变去掉外力后物体不再能完全恢复原状的形变.1-5杨氏模量的物理含义是什么？答：在长度形变的情况下，在正比极限范围内，拉伸应力与拉伸应变之比或压应力与压

3、应变Z比，称为杨氏模量.杨氏模量反映物体发牛长度形变的难易程度，杨氏模量越人，物体越不容易发生长度变形.1-6动物骨骼有些是空心的，从力学角度分析它有什么意义？答：骨骼受到便其轴线发生弯曲的载荷作用吋，将发生弯曲效应.所产生的应力大小与至中心轴的距离成正比，距轴越远，应力越人.中心层附近各层的应变和应力都比小，它们对抗弯所起的作用不大.同样，骨骼受到使其沿轴线产生扭曲的荷载作用吋，产生的切应力的数值也与该点到中心轴的距离成止比.因此，空心的骨头既可以减轻骨骼的重量，又不会严重影响骨骼的抗弯曲强度和抗扭转性能.习题1-1当滑冰者转动的角速度原为

4、转动惯量为人，当他收拢双臂后，转动惯量减少1/4,这时他转动的角速度为是多少？他若不收拢双臂，而被另一滑冰者作用，角速度变为3=近3°，则另一滑冰者对他施加力矩所作的功炉是多少？解：由角动量守定律得：/0690=let),即/0690=3/069/4得69=4®/3加力矩所作的功W=-

5、/o^o2=

6、Zo(V2^o)21-2一个每分钟78转的电唱机转盘在电动机关掉后逐渐慢下来，并与30s内停止转动。求⑴转盘的角加速度；⑵在这段时间内转过的转数.解：(1)a=^=2K-O=^

7、o=13Kwstt301501[[Q⑵"产匕X两x(30)"9兀力邑

8、亠=19・52兀2兀答：转盘的角加速度为0.03rad-s-2,在这段时间内转过的转数是19.5.图1-31-3如图1・3图所示，质量为加，长为/的均匀细棒绕过O点的转轴自水平位置以零角速度自由下摆.求(1)细棒运动到与水平夹角为0时的角加速度和角速度；(2)此时细棒末端A的速度和加速度.解：(1)殛丄cos0=丄加彳0t0=陀62321cdcodcodOdcob===(Ddtdedtdo(L)=3gsin0(2)V=let)=y/iglsbi0,at=3gcos0/2,an=3gsin014如图1-4所示长为/，质量为加的均质细长杆，求：(

9、1)杆件对于过质心CH.与杆的轴线相垂肓的Z轴的转动惯最；(2)杆件对于过杆端/且与Z轴平行的乙轴的转动惯量.解：设杆的线密度(单位长度的质量)为°,则prmIL现収杆上一•微段血，如图1-佃所示,其质量为d/w=/7/dr,则杆件对于Z轴的转动惯量为同样，如图l-4b所示，贝IJ杆件对于乙轴的转动惯量为1-5如图1・5所示，滑轮质量为M,半径为R,物体质量加,弹簧屈强系数匕斜面倾角&均为已知.开始时扶住物体加,使系统保持静止，弹费无伸缩，然后放开.求：(1)物体下滑距离为兀时的速度为多少？(2)下滑距离兀为多人时，物体的速度为最人，最人速度

10、为多少？解：(1)0=丄加/+丄北员+丄也2-mgxsin3222V=Ro)I=-MR22图1-52nigxsin0-kx2dv_dvdtdxdx_dv_tngsin3-kx=o—dtdxjm+M/2(2)令—=0得dxmgsin0tngsin05'一Y加+M/21-6如图1・6图所示，质量为场、半径为7?的鼓形轮，质量为M?、半径为厂的圆盘悬挂一物块质量为刃，两伦的顶点在同一水平面上.求：当重物由静止开始下降时物体的加速度以及绳中张力.m图1-6解：如图1-6wg一T、=maTR=Z“_2^g_2力++M2T二加册必2m+M{+M2「_m(

11、m+)g12m+M]+M2mmg图题1・61・7如图1・7图所示，一飞轮由一直径为30cm,厚度为2.0cm的圆盘和两个直径为10cm,长为8.0cm的共轴圆柱体组