《动力学基础》PPT课件

《《动力学基础》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第15章动力学基础（时间：1次课，2学时）第15章动力学基础教学目标：动力学是研究作用在物体上的力与物体的机械运动之间关系的科学。动力学的形成和发展是与生产的发展有密切联系的。特别是在现代工业和科学技术迅速发展的今天，对动力学提出了更加复杂的课题，例如高速转动机械的动力计算、结构的动载荷计算、宇宙飞行和火箭技术中轨道的计算、系统的运动稳定性等等，都需要应用动力学的理论。本章开始将主要叙述对运动物体进行动力分析的的基本概念、基本运算及一些基本定理。为对物体进行动力分析奠定一定的基础。并通过动力学基本定律引出质点动力学基本方程和刚体绕定轴转动动力学基本方程。质点动力学基本方程给出了

2、质点受力与其运动变化之间的基本关系。通过本章的学习，要求读者了解动力学的两类基本问题，以及掌握应用动力学普遍定理解决动力学基本问题的方法。第15章动力学基础教学重点和难点：动力学基本定律（牛顿三定律）质点动力学基本方程（自然坐标和直角坐标）动力学的两类基本问题的判断与解决刚体的转动惯量刚体绕定轴转动动力学基本方程惯性力的基本概念及物理意义动静法解决问题的要点第15章动力学基础15.1质点动力学基本方程15.2定轴转动刚体动力学的基本方程15.3动静法15.4实训与练习15.1质点动力学基本方程15.1.1动力学基本定律15.1.2力学单位制15.1.3质点动力学的基本方程15.

3、1质点动力学基本方程在动力学中物体的抽象模型有质点和质点系。质点是具有一定质量而几何形状和尺寸大小可以忽略不计的物体。质点是物体最简单、最基本的模型，是构成复杂系统的基础。例如，在研究人造地球卫星的轨道时，卫星的形状和大小对所研究的问题不起主要作用，可以忽略不计，因此，可将卫星抽象为一个质量集中在重心的质点；刚体作平动时，因刚体内各点的运动情况完全相同，也可以不考虑这个刚体的形状和大小，而将它抽象为一个质点来研究。如果物体的形状和大小在所研究的问题中不可忽略，或刚体的运动不是平动，则物体应抽象为质点系。所谓质点系是由几个或无限个相互有联系的质点所组成的系统。我们常见的固体、流体

4、、气体、由几个物体组成的机构，以及太阳系等等都是质点系。刚体是质点系的一种特殊情形，其中任意两个质点间的距离保持不变，也称为不变的质点系。动力学可分为质点动力学和质点系动力学，而前者是后者的基础。我们在各章节中都从质点动力学入手，然后再研究质点系动力学。15.1.1动力学基本定律在研究作用于物体上的力与物体的运动之间的关系时，通常是以动力学基本定律作为基础的。这些定律是牛顿在总结前人、特别是伽里略研究成果的基础上提出来的，称为牛顿三定律。第一定律(惯性定律)不受力作用的质点，将永远保持静止或作匀速直线运动。这个定律说明任何物体都具有保持其原有运动状态不变的属性，这种属性称为惯性

5、。故第一定律又称为惯性定律，而匀速直线运动则称为惯性运动。惯性是物体的重要力学性质。一切物体不管在什么情况下，物体的惯性总是有的，而且不同质量的物体，其惯性大小也不同。这一定律还表明，如果要使物体原有的运动状态发生改变，就必须对它施加外力。所以，力是改变物体运动状态的原因。第二定律（力与加速度关系定律）15.1.2力学单位制我国法定的计量单位采用国际单位制，其代号为SI。国际单位制的基本单位共有七个，其中直接与力学有关的有三个：长度单位为米(m)、质量单位为千克(kg)、时间单位为秒(s)，而力的单位是导出单位，为千克·米／秒2(kg·m/s2)，称为牛顿，其代号为牛(N)，并

6、规定使质量为l千克的物体产生1米/秒2的加速度，所需的作用力为1牛顿，即1N=1kg·m/s2。由式(12-1)可知，质量为l千克的物体，它的重量是W=mg=1kg·9.8m/s2=9.8N15.1.3质点动力学的基本方程15.1.3质点动力学的基本方程15.1.3质点动力学的基本方程15.1.3质点动力学的基本方程15.2定轴转动刚体动力学的基本方程15.2.1刚体平动动力学问题15.2.2刚体绕定轴转动的动力学基本方程15.2.3转动惯量15.2.4刚体绕定轴转动的动力学两类问题15.2定轴转动刚体动力学的基本方程前面研究了质点动力学问题,我们知道,刚体有两种基本运动：刚体

7、平动和刚体绕定轴转动。平动刚体的动力学问题可以简化为质点的动力学问题。而在机械工程中有大量的绕定轴转动的另部件其运动状态的变化和作用于其上的力矩有着密切的关系。如机械上转动的飞轮，在在起动力矩的作用下由原来的静止状态开始进入转动，产生角加速度越转越快。当输入力矩停止后，轮子则在阻力矩的作用下越转越慢，直致停止。这一节我们将研究刚体绕定轴转动时，其转动状态的变化规律与作用力矩之间的关系，即绕定轴转动刚体转动时的动力学问题。15.2.1刚体平动动力学问题15.2.2刚体绕定轴转动的动力学基本方程