刚体的转动习题

2026/1/15 19:22:21

4-19 一质量为20.0kg的小孩,站在一半径为3.00m、转动惯量为450kg·m2的静止水平转台边缘上,此转台可绕通过转台中心的竖直轴转动,转台与轴间的摩擦不计. 如果此小孩相对转台以1.00m·s

-1

的速率沿转台边缘行走,问转台的角速率有多大?

4-23 一质量为1.12kg,长为1.0m的均匀细棒,支点在棒的上端点,开始时棒自由悬挂. 当以100N的力打击它的下端点,打击时间为0.02s时,(1)若打击前棒是静止的,求打击时其角动量的变化;(2)求棒的最大偏转角.

4-24 (1)设氢原子中电子在圆形轨道中以速率v绕质子运动. 作用在电子上的向心力为电作用力,其大小为e2/4??0r2,其中e为电子、质子的电量,r为轨道半径,?0为恒量. 试证轨道半径为

r?e24??0mv2

(2)假设电子绕核的角动量只能为h/2?的整数倍,其中h为普朗克恒量. 试证电子的可能轨道半径由下式确定:

nh 2?mv(3)试由以上两式消去v,从而证明符合这两个要求的轨道半径必须满足以下关系式:

r?r?n2?0h2?me2

式中n可取正整数1,2,3,….

4-27 如图所示,一质量为m的小球由一绳索系着,以角速度ω0在无摩擦的水平面上,绕以半径为r0的圆周运动. 如果在绳的另一端作用一竖直向下的拉力,小球则以半径为(1)小球新的角速度;(2)拉力所作的功. r0/2的圆周运动. 试求:

4-29 如图所示,A与B两飞轮的轴杆可由摩擦啮合器使之连接,A轮的转动惯量J1=10.0kg·m2,开始时B轮静止,A轮以n1=600r·min的转动惯量;(2)在啮合过程中损失的机械能.

-1

的转速转动,然后使A与B连接,

-1

因而B轮得到加速而A轮减速,直到两轮的转速都等于n=200r·min为止. 求:(1)B轮

4-31 如图所示,有一空心圆环可绕竖直轴OO?自由转动,转动惯量为J0,环的半径为R,初始的角速度为?0,今有一质量为m的小球静止在环内A点,由于微小扰动使小球向下滑动. 问小球到达B、C点时,环的角速度与小球相对于环的速度各为多少?(假设环内壁光滑. )

4-33 如图所示,在光滑的水平面上有一轻质弹簧(其劲度系数为k),它的一端固定,另一端系一质量为m?的滑块. 最初滑块静止时,弹簧呈自然长度l0,今有一质量为m的子弹以速度v0沿水平方向并垂直于弹簧轴线射向滑块且留在其中,滑块在水平面内滑动,当弹簧被拉伸至长度l时,求滑块速度的大小和方向.


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