上海交通大学大学物理课件 6 刚体.ppt

* 关于刚体角动量的补充说明 m m b b a R J 结论： 1、角动量和角速度一般并不在同一个 方向上 2、角动量与角速度在数值上也并不是以转动惯量为比例系数的正比关系 * 对于对称性刚体绕对称轴的转动，刚体只有沿转轴方向的角动量； 对于非对称性刚体绕轴的转动，刚体还有沿垂直转轴方向的角动量分量，且此分量的方向随刚体的转动而不断变化，因此必有一相应的外力矩，它是由轴承提供的。 * 导航种类主要分惯性导航和无线电导航两种。惯性导航是指安装在飞机上的惯性基准系统（IRS）。它主要由3个加速计和3个陀螺仪构成。加速计用于测量飞机的3个平移运动加速度，指示当地地垂线的方向；陀螺仪用于测量飞机的3个转动运动的角位移，指示地球自转轴的方向。计算机对测出的加速度进行两次积分，计算出飞机的位置。以A320飞机为例，它有3部惯性基准系统，就提供了3个惯性基准系统的位置给飞行管理计算机（FMC），飞行管理计算机则根据这3个位置再计算出一加权平均值，我们称之为“混合惯导”（MIX IRS）位置。无线电导航是指通过测定无线电波从发射台到接收台的传播时间或相位和相角来进行定向定位的。地面雷达定位也是无线电导航的一种方式。现在一般将无线电导航分为陆基导航和星基导航两种。 * 我们把不爆炸的小行星的尸体叫做白矮星，在白矮星中，巨大的质量压碎了电子们靠压力组成的空间。也就是说，本来10公里的广大领域中只有两个电子，而现在则被大量的电子填满了，物质由于原子核的贴近而坍塌的非常小。事实上，这个时候原子核还远远没有相互挨在一起，它们还如同其它气体中的分子那样自由游荡，但密集的电子气已经中止了天体的继续坍塌。如果说，原来恒星对坍塌的抵抗靠的是温度，是核能的力量，那么在白矮星里，温度已经不足以抵抗坍塌。在宇宙中，小恒星的尸体（白矮星）的保存，它的尺寸和形态，是靠电子气维持的。这个电子气我们可以称之为静电。静电等于在白矮星这个相当于50万个地球质量的物质结构上抵抗了引力导致的进一步坍塌，因此，我们不能不小看它的力量。? ? 当物质真真正正的没有空隙的填满时，比如说是大恒星的尸体，我们便称之为中子星。由于大恒星的坍塌对于它的核心产生的压力大于小恒星坍塌时产生的压力。所以这个时候，电子的静电能量已经无法支撑到白矮星的尺度了。这种坍塌不不仅把电子压缩的更紧，而且最终把电子压入了质子，压入了原子核中带正电的核。这样，带负电的电子进入带正电的质子里面，使得它们的电性相互抵消了，变成了中子。中子没有电性，没有排斥，宇宙为物质设置的所有距离都不存在了，物质真正相互碰在了一起。中子星如此高的密度使得光，宇宙中这种速度最快的能量也遇到了阻力，在中子星上射出的光都是弯的。? ? 那么当更大的恒星有更大的力量，继续在中子星的状态上坍塌，宇宙的物质会最终出现什么样的极限呢?? ? 答案就是物质的死穴，天文术语称之为黑洞 * 飞轮储能装置主要包括3个核心部分：飞轮、电机和电力电子装置。它最基本的工作原理就是，将外界输入的电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起来，当外界需要电能的时候，又通过发电机将飞轮的动能转化为电能，输出到外部负载，要求空闲运转时候损耗非常小。 * c O B A (2) ? * 上次课主要内容 刚体定轴转动的角动量 刚体定轴转动的角动量定理 刚体定轴转动定律 刚体的转动惯量 平行轴定理 垂直轴定理 (仅适用于薄板) * 一圆盘绕过盘心且与盘面垂直的轴 o 以角速度 w 按图示方向转动,若如图所示的情况那样,将两个大小相等方向相反但不在同一条直线的力 F 沿盘面同时作用到盘上,则盘的角速度 w [ A ] （A）必然增大;（B）必然减少; （C）不会改变;（D）如何变化,不能确定。 * 两个均质圆盘 A 和 B 的密度分别为 ?A和 ?B，若 ?A ?B ，但两圆盘的质量与厚度相同，如两盘对通过盘心垂直于盘面轴的转动惯量各为 JA和 JB，则 （A）JAJB （B）JBJA （C）JA=JB （D）JA、JB哪个大，不能确定。 [ B ] * 一轻绳跨过一具有水平光滑轴、质量为M的定滑轮，绳的两端分别悬有质量m1 和 m2 的物体 (m1 m2)，如图所示.绳与轮之间无相对滑动，某时刻滑轮沿逆时针方向转动，则绳的张力 [ C ] · o (A) 处处相等. (B) 左边大于右边. (C) 右边大于左边. (D) 无法判断. * 定轴转动角动量定理： 定轴转动角动量守恒定律：刚体在定轴转动中，当对转轴的合外力矩为零时，刚体对转轴的角动量保持不变。 适用于刚体，非刚体和物体系。 §5.4 刚体定轴转动的角动量守恒定律 当 时， 有 即 (常量) * 一、 刚体( J 不变)的角动量守恒 若 M=0，则 J? =常量