同济大学理论力学练习册答案-动能定理
理论力学课后习题答案
理论力学(盛冬发)课后习题答案c h12(总14页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第12章动能定理一、是非题(正确的在括号内打“√”、错误的打“×”)1．圆轮纯滚动时，与地面接触点的法向约束力和滑动摩擦力均不做功。
( √ )2．理想约束的约束反力做功之和恒等于零。
( √ )3．由于质点系中的内力成对出现，所以内力的功的代数和恒等于零。
( × )4．弹簧从原长压缩10cm和拉长10cm，弹簧力做功相等。
( √ )5．质点系动能的变化与作用在质点系上的外力有关，与内力无关。
( × )6．三个质量相同的质点，从距地相同的高度上，以相同的初速度，一个向上抛出，一个水平抛出，一个向下抛出，则三质点落地时的速度相等。
( √ )7．动能定理的方程是矢量式。
( × )8．弹簧由其自然位置拉长10cm，再拉长10cm，在这两个过程中弹力做功相等。
143144( × )二、填空题1．当质点在铅垂平面内恰好转过一周时，其重力所做的功为 0 。
2．在理想约束的条件下，约束反力所做的功的代数和为零。
3．如图所示，质量为1m 的均质杆OA ，一端铰接在质量为2m 的均质圆轮的轮心，另一端放在水平面上，圆轮在地面上做纯滚动，若轮心的速度为o v ，则系统的动能=T 222014321v m v m +。
4．圆轮的一端连接弹簧，其刚度系数为k ，另一端连接一重量为P 的重物，如图所示。
初始时弹簧为自然长，当重物下降为h 时，系统的总功=W 221kh Ph -。
图 图5．如图所示的曲柄连杆机构，滑块A 与滑道BC 之间的摩擦力是系统的内力，设已知摩擦力为F 且等于常数，则曲柄转一周摩擦力的功为Fr 4-。
1456．平行四边形机构如图所示，r B O A O ==21，B O A O 21//，曲柄A O 1以角速度ω转动。
理论力学练习册答案
《实用理论力学》练习册答案2.1物体的模型一、选择题 1. ○3 二、计算题1. x C =81.7mm ，y C =59.5mm 。
2. x C =23.1mm ，y C =38.5mm ，z C =-28.1mm 3. J O =16520k g .mm 2。
4. J O =108.5k g .m 22.2 约束的模型 略2.3机械作用的模型（1）一、是非题1. ∨ ；2.× ；3. ∨ ；4. ∨ 二、选择题1. ○1 ；2. ○3 ；3. ○4 ；4. ○2 三、计算题1. F 1x =894.4N ， F 1y =447.2N ； F 2x =-223.6N, F 2y =447.2N ； F 3x =-450N, F 3y =0；F 4x =-711.5N, F 4y =-237.2N; F 5x =565.7N, F 5y =-565.7N 2. F x =-86.6N ， F y =-50N ；M O (F )=19.64N .m ；-50x +86.6y =19.64 3. M z (F )=-101.4N .m 4.F F F F F F z y x 23,41,43-===；Fr M F r h M F r h M z y x 2)(,)(43)(,43)(-=+=-=F F F ；kj i F M F r F r h F r h O 2)(4343)(-++-=；zr h y r h x -=-+=+-332)(22.3机械作用的模型（2）一、判断题1. ∨；2. ∨；3. ∨；4. ∨；5. ×；6. ×；7. ×；8. ∨；9. ∨；10. ×（其中∑=0)(F z M 应改为∑=0)(F y M ）。
二、选择题1. ○3、○1、○4；2. ○2 三、计算题 1.ki M j M k MC C C BB A AM M MM 2222,,--==-=2. mm N 900,0,N 150⋅-==-=O y x M R R ；合力大小R =150N ，方向水平向左；力线y =-63. m kN 6121,kN 8020,kN 333⋅=-=-=O y x M R R ；-8020x +333y =61214. 向B 点简化：主矢R =0；主矩m N 243032⋅+--=k j i M B ；此力系合成为一个力偶。
第十二章动能定理习题解答
第十二章动能定理习题解答习题12–1一刚度系数为k的弹簧，放在倾角为的斜面上。
弹簧的上端固定，下端与质量为m的物块A相连，图12-23所示为其平衡位置。
如使重物A从平衡位置向下沿斜面移动了距离，不计摩擦力，试求作用于重物A上所有力的功的总和。
图12-23Wmgink2(t(t)2)2kmginkt22k2212–2如图12-24所示，在半径为r的卷筒上，作用一力偶矩M=a+b2，其中为转角，a和b为常数。
卷筒上的绳索拉动水平面上的重物B。
设重物B的质量为m，它与水平面之间的滑动摩擦因数为不计绳索质量。
当卷筒转过两圈时，试求作用于系统上所有力的功的总和。
图12-244π0WMMd(a+b2)d8aπ2643bπ3WFmg4πr4πmgr644W8aπ2bπ34πmgrπ(6πa16π2b3mgr)3312–3均质杆OA长l，质量为m，绕着球形铰链O的铅垂轴以匀角速度转动，如图12-25所示。
如杆与铅垂轴的夹角为，试求杆的动能。
图12-2511mmdEk(dm)v2(d某)(某in)2(in2)某2d某22l2llm1Ek(2in2)某2d某ml22in202l612–4质量为m1的滑块A沿水平面以速度v移动，质量为m2的物块B沿滑块A以相对速度u滑下，如图12-26所示。
试求系统的动能。
图12-26Ek11m1v2m2[(uco30v)2(uin30)2]22-1-11m1v2m2(u2v22uvco30)2211m1v2m2(u2v23uv)2212–5如图12-27所示，滑块A质量为m1，在滑道内滑动，其上铰接一均质直杆AB，杆AB长为l，质量为m2。
当AB杆与铅垂线的夹角为时，滑块A的速度为vA，杆AB的角速度为试求在该瞬时系统的动能。
图12-27EkEkAEkAB11ll112m1vAm2[(vAco)2(in)2](m2l2)22222212111122m1vAm2(vAl22l vAcol22)2241211122m1vAm2(vAl22lvAco)22312–6椭圆规尺在水平面内由曲柄带动，设曲柄和椭圆规尺都是均质细杆，其质量分别为m1和2m1，且OC=AC=BC=l，如图12-28所示。
30同济大学 理论力学 孙杰 习题解答7 (练习册P39P46)PPT课件
= 8bp2 + 64 hp3 – 4fPrp 3
Fd = fP S = 4pr
P41 习题：3
O C
w
JO T
JO = JO杆 + JO盘
=
1 3
ml2 +
1 2
mR2 + ml2
= 35 ml2 24
T=
1 2
JOw 2
= 35 ml2w2
48
vC C
Aw
v0 (b)鼓轮 为m vC、vO ～ w
FOy – 2mg = – 3maC
FOy
=
5 16
mg
P40 习题：4
刚体平面运动微分方程：
atCA
FA
C
mg
A aA aCy
aCx
aB 运动学：
SMC (Fi) = JCa
FA× l =( 1ml2)a
2 2 12
q
S Fx = maCx
FA =
1 mla
3
1 2
FA
=
m( √3 2
aA
–)
l 2
w
=
v0 R–
r
vC =
r R–r
v0
T=
1 2
mvC2 +
1 2
JCw 2
其中：JC = mr2
= (r2 + r2)mv02 2(R – r)2
T
1 2
JAPw2
JA ＝ JC + mr2
P42 习题：5
Pw C
T ：与开始时静止无关
AC杆平面运动： 瞬心P
w = vA
h
vC
h
PP
理论力学(12.8)--动能定理-思考题答案
第十二章 动能定理答 案12-1可能。
如：传送带上加速运动物体，水平方向上仅受到静摩擦力，静摩擦力做正功。
12-2三者由A处抛出时，其动能与势能是相同的，落到水平面H - H 时，势能相同，动能必相等，因而其速度值是相等的，重力作功是相等的。
然而，三者由抛出到落地的时间间隔各不相同，因而重力的冲量并不相等。
12-3小球运动过程中没有力作功，小球动能不变，速度大小不变，其方向应与细绳垂直，但对z轴的动量矩并不守恒。
因为绳拉力对圆柱中心轴z有力矩，使小球对z轴的动量矩 减小。
小球的速度总是与细绳垂直。
12-4由于两人重量相同，因此整个系统对轮心的动量矩守恒；又由于系统初始静止，因此系统在任何时刻对轮心的动量矩都为零。
由此可知，两人在任何时刻的速度大小和方向都相同。
如果他们初始在同一高度，则同时到达上端。
任何时刻两人的动能都相等。
由于甲比乙更努力上爬，甲作的功多。
甲和乙的作用力都在细绳上，由于甲更努力上爬，因此甲手中的细绳将向下运动，同时甲向上运动。
设乙仅仅是拉住细绳，与绳一起运动，其上升高度为h，又上爬h，甲肌肉作功为2F T h ，乙作功为零。
如果乙也向上爬，相对细绳上爬高度为b，由于甲更努力上爬，有h>b，甲将细绳拉下h - b，又上爬h，甲肌肉作功为F T(2h - b)；乙作功为F T b。
针对某一个人而言，包括重力、绳拉力和内力做功。
12-5质心的特殊意义体现在：质心运动定理，平面运动刚体动能的计算，平面运动刚体的运动微分方程等。
12-6（1）动量相同，均为零；动量矩相同；动能不同。
（2）动量相同，均为零；动量矩不同；动能相同。
12-7（1）重力的冲量相同；（2）应用动量矩定理，转动惯量越大，角加速度及质心的加速度越小，相同的时间，质心的路程越小，重力的功越小；（3）由于动能相同，转动惯量越大，质心的速度越小，动量越小；（4）到达底部时，重力做功相同，动能相同。
（5）随着转动惯量的增加，对各自质心的动量矩增加。
(完整版)动能定理习题(附答案)
1、 一质量为1kg 的物体被人用手由静止向上提高 (1)物体克服重力做功• (2)合外力对物体做功.解：⑴ m 由 A 到 B ：W Gmgh 10J克服重力做功10W 克G W G 10J C12⑵m 由A 到B ,根据动能定理11： W -mv2⑶ m 由 A 到 B ： W W G W FW F 12J2、 一个人站在距地面高 h = 15m 处，将一个质量为 上抛出• (1)若不计空气阻力，求石块落地时的速度 ⑵若石块落地时速度的大小为v t = 19m/s ，求石块克服空气阻力做的功W.1 2 解：(1) m 由A 到B :根据动能定理： mgh mv⑵m 由A 到B ,根据动能定理12：1 2 1 2 mgh Wmv t mv oW 1.95J2 23a 、运动员踢球的平均作用力为200N ，把一个静止的质量为在水平面上运动 60m 后停下.求运动员对球做的功？ 3b 、如果运动员踢球时球以10m/s 迎面飞来，踢出速度仍为10m/s ，则运动员对球做功为多少？ 解：(3a)球由O 到A ，根据动能定理13：1 2 W mv 0 0 50J 2(3b)球在运动员踢球的过程中，根据动能定理14W 】mv 2-mv 22 210不能写成：W G mgh 10J .在没有特别说明的情况下，临 默认解释为重力所做的功，而在这个过程中重力所做的功为负. 11也可以简写成：“m ： A B : Q W EJ',其中 W E k 表示动能定理. 12此处写 W 的原因是题目已明确说明 W 是克服空气阻力所做的功. 13踢球过程很短，位移也很小，运动员踢球的力又远大于各种阻力，因此忽略阻力功 14结果为0，并不是说小球整个过程中动能保持不变，而是动能先转化为了其他形式的能(主要是弹性势能， 然后其他形式的能又转化为动能，而前后动能相等(3)手对物体做功.B m0 2J* N hA±+ mgm = 100g 的石块以v o = 10m/s 的速度斜向 V.1kg 的球以10m/s 的速度踢出,v 0 0 v ； v 0m_O A Bmg mg1m ，这时物体的速度是 2m/s ，求:4、在距离地面高为 H 处，将质量为 m 的小钢球以初速度 v o 竖直下抛，落地后，小钢球陷入泥 土中的深度为h 求：(2)泥土对小钢球的阻力是恒力还是变力 (4)求泥土对小钢球的平均阻力大小 .解：(1) m 由A 到B ：根据动能定理:(2) m 由1状态到3状态15 16:根据动能定理:Fs 1 cos0omgscos180° 0 0s 100m15也可以用第二段来算s 2，然后将两段位移加起来.计算过程如下: m 由2状态到3状态：根据动能定理：o12mgs 2 cos180 0 mv s 70m则总位移s s, s?100m .(1)求钢球落地时的速度大小v.(3)求泥土阻力对小钢球所做的功 mgmgH12 12 mv mv 0 2 2(2)变力 6.(3) m 由B 到C ,根据动能定理： mgh W1 2 mv 2W f1 2mv 0 mg v tW f2 mv 02mg Hcos180°2h5、在水平的冰面上，以大小为 F=20N 冰车受到的摩擦力是它对冰面压力的 进了一段距离后停止.取g = 10m/s 2. (1)撤去推力F 时的速度大小. I 程s. I 的水平推力，推着质量 0. 01倍,当冰车前进了 .求：(2)冰车运动的总路m=60kg S 1=30m 的冰车， 后,撤去推力F ，冰车又前 由静止开始运动•解：(1) m 由1状态到2状态：根据动能定理7 F& cos0oo1 2mgs cos180 — mv 014m/s 3.74m/sv6、如图所示，光滑1/4圆弧半径为0.8m，有一质量为1.0kg的物体自A点从静止开始下滑到B 点，然后沿水平面前进4m，到达C点停止.求：(1) 在物体沿水平运动中摩擦力做的功(2) 物体与水平面间的动摩擦因数.解：⑴m由A到C9：根据动能定理：mgR W f 0 0W f mgR 8J⑵ m 由 B 到C: W f mg x cos180°0.27、粗糙的1/4圆弧的半径为0.45m，有一质量为0.2kg的物体自最高点A从静止开始下滑到圆弧最低点B时，然后沿水平面前进0.4m到达C点停止.设物体与轨道间的动摩擦因数为0.5 (g =10m/s 2），求:(1) 物体到达B点时的速度大小•(2) 物体在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功.解：⑴m由B到C :根据动能定理：mg I cos180°v B 2m/s1 2⑵ m由A到B:根据动能定理：mgR W f mv(3 02克服摩擦力做功W克f W f 0.5J8、质量为m的物体从高为h的斜面上由静止开始下滑，经过一段水平距离后停止，测得始点与终点的水平距离为s,物体跟斜面和水平面间的动摩擦因数相同，求：摩擦因数证：设斜面长为I，斜面倾角为，物体在斜面上运动的水平位移为s,，在水平面上运动的位移为S2，如图所示10.m由A到B :根据动能定理：mgh mg cos I cos180o mgs2 cos180°0 0又Q I cos s i、s S1 S2h则: h s 0即:ss9也可以分段计算，计算过程略10、汽车质量为 m = 2 x 103kg ，沿平直的路面以恒定功率 达到最大速度20m/s.设汽车受到的阻力恒定.求：证毕•9、质量为m 的物体从高为h 的斜面顶端自静止开始滑下，最后停在平面上的 从斜面的顶端以初速度 v o 沿斜面滑下，则停在平面上的 C 点•已知AB = BC 克服摩擦力做的功• ° A 故功 解：设斜面长为I , AB 和BC 之间的距离均为s ,物体在斜面上摩擦力 O 到B :根据动能定理: mgh W f 2 s cos180o 0 0 O 到C :根据动能定理: mgh W f 2 2s cos180° 1 2mv 2mgB 点•若该物体 ，求物体在斜面上N i厂ABN 2W f-mv 2 mgh 2克服摩擦力做功W 克 f W fmgh 1 2mv o2(1)阻力的大小. ⑵这一过程牵引力所做的功 (3)这一过程汽车行驶的距离解12 : (1)汽车速度v 达最大v m 时，有F f ，故:P F v m f v mf 1000N(2)汽车由静止到达最大速度的过程中： 6 g Pt 1.2 10 J (2)汽车由静止到达最大速度的过程中，由动能定理： mg mg l cos180o 1 2mv m 2l 800m 11. AB 是竖直平面内的四分之一圆弧轨道，在下端 A 点起由静止开始沿轨道下滑。
理论力学 动能定理
第11章动能定理即质点系的动能等于其随质心平BCθABθCPA2rOr C力的功2rOr CAP2rOr CAP2rOr CAPs汽车驱动问题能量角度：汽缸内气体爆炸力是内力，不改变汽车的动量，但使汽车的动能增加。
动量角度：地面对后轮的摩擦力是驱动力，使汽车的动量增加，但不做功，不改变汽车的动能。
内力不能改变质点系的动量和动量矩，但可以改变能量；外力能改变质点系的动量和动量矩，但不一定能改变能量。
例题11-8水平悬臂梁AB，B端铰接滑轮B，匀质滑轮质量m1，半径r；绳一端接滚，轮C，半径r，质量m2视为质量集中在边缘；绳另端接重物D，质量m3。
求重物加速度。
CωDv BωCv 解：末位置是一般位置hconst 01==T T =2T 2321D v m 221B B J ω+221CP J ω+运动学关系rr v v B C C D ωω===2121rm J B =2222222rm r m r m J P=+=2321222121Dv m m m T ⎟⎠⎞⎜⎝⎛++=gh m W 312=CωDv BωCv h1212W T T =−gh m T v m m m D 30232122121=−⎟⎠⎞⎜⎝⎛++对t 求导h g m vv m m m D D &&33210)221(=−++Dv h =&D D a v=&gm m m m a D 3213221++=例11-9匀质圆盘和滑块的质量均为m。
圆盘的半径为r。
杆平行于斜面，其质量不计。
斜面的倾斜角为θ。
圆盘、滑块与斜面的摩擦因数均为μ。
圆盘在斜面上作纯滚动。
试求滑块下滑加速度。
1212W T T =−01=T 2222212121mvJ mv T A ++=ω解()sF F mgs mgs W B A +−+=θθsin sin 12θμcos mg F F B A ==取导221,mrJ v r A ==ω2245mvT =()θμθcos sin 2452−=gs v a v v s==&&,()θμθcos sin 54−=g a F A 是静摩擦力，理想约束，不作功。
理论力学：4-14动能定理
第十四章动能定理主要内容：功是力沿路程累积效应的度量。
代数量2π2π2π§14-1力的功（自然形式表达式）（矢量式）（直角坐标表达式）•合力的功重力的功仅与质点运动开始和终了位置的高度差有关，而与运动轨迹无关。
1.重力的功•常见力的功质点系总的质量重力的功也与质心运动轨迹的形状无关2.弹簧力的功r =⋅r d r kk弹簧的变形量功只决定于弹簧在起始及终了位置的变形量与质点的运动路径无关3.定轴转动刚体上作用力的功4.平面运动刚体上力的功随同质心C的平动绕通过质心的转动22.14.2(0[3000212−−××1瞬时量m §14-2质点和质点系的动能1．质点的动能2．质点系的动能)(i i i mv v m v m ===∑)(ωi i i i r m v m ==∑3．刚体的动能ωJ C + C v m +v C =∵圆盘的动能2(1A O m mR +A R O400mmoωA(11022A O v J mv A A A ωω=+，RO400mmωoωAA O R O400mm(c)rωoωA()(d dt m =⋅v v Wmv d δ=)21(2动能定理的微分形式点乘M M W mv mv =−21222121动能定理的积分形式§14-3动能定理21质点系动能定理的微分形式∑∑⇒=i i i m d W v m δ2( )2(2∑=−W T T 12质点系动能定理的积分形式M M•质点系内力的功当质点系内质点间的距离可变化时，内力的元功之和不为零。
•理想约束（1）光滑固定面与柔索约束（2）光滑铰链或轴承约束（3）刚性连接的约束（4）刚体作只滚不滑的运动时应用动能定理的解题步骤：（一般取整个系统）区分主动力与约束力，在理想约束情况下约束力不做功，并考虑内力作功和是否为零。
起点终点质点系动能定理2212121C J J ++ωω2,,==ϕωM v m m C (0)32(21=−+)32()sin (21112m m R sgR m M +−θ例2：已知：求：解：取研究对象受力分析ϕW=M12运动分析01=T =2T 222)31(21ωl m 2121)21(21ωr m +21121v m +=12212)92(121ωl m m +=例2：已知：动齿轮半径r ，质量m 1，视为均质圆盘；曲柄质量m 2，长l ，作用一常力偶矩M 。
理论力学练习题库
理论力学练习题库1、图示力F1、F2、F3和F4分别在坐标轴X上的投影的计算式为（）。
A. X1=-F1cosα1B. X2=-F1cosα2C. X3=-F1cosα3D. X4=-F1cosα4正确:【A】2、力是（）A. 定位矢量B. 变矢量C. 标量D. 只与方向有关正确:【A】3、空间力偶矩是( )。
A. 代数量B. 滑动矢量C. 定位矢量D. 自由矢量正确:【C】4、某空间力系，若各力作用线均通过某一固定点，则其独立的平衡方程式的最大数目为( )个。
A. 3B. 4C. 5D. 6E. 2正确:【A】6、质心在转轴上的匀角速度定轴转动刚体，其惯性力系向转轴上的某点简化的结果可能是：A. 零力系B. 一个力偶或零力系C. 一个力D. 一个力螺旋正确:【B】8、惯性力的方向与加速度的方向（）。
A. 相同B. 相反C. 不确定D. 以上都不对正确:【B】5、直角刚杆AO =2m，BO =3m，已知某瞬时A点的速度=6m/s；而B点的加速度与BO成= 60°角。
则该瞬时刚杆的角加速度=（）rad/s2。
A. 3B.C. 5D. 9正确:【D】7、边长b =100 mm 的正方形均质板重400N，由三根绳拉住，如图所示，当FG绳被剪断的瞬时，BE绳的张力（）；A. B.C. D.正确:【A】9、曲柄OA以匀角速度转动，当系统运动到下图所示位置(OA//O1B，AB⊥OA)时，则有v A v B，a A a B，ωAB 0，αAB 0。
若记①等于，②不等，则横线上正确的答案是（）A. ①②①②B. ②①②①C. ①①②②D. ②②①①正确:【A】10、结构如图1所示，力F与杆1和杆2平行，不计各构件自重，则图示结构中的零力杆为：A. 1杆B. 2杆C. 3杆D. 4杆正确:【C】12、平面运动刚体上三个点A、B、C构成等边三角形，某瞬时各点加速度或速度矢量如图2所示。
则图2中——所示的运动是可能的。
理论力学课后习题答案-第10章--动能定理及其应用-)
理论力学课后习题答案-第10章--动能定理及其应用-)(a)v ϕABC rv 1v 1v 1ωϕ(a)CCωCvωO第10章 动能定理及其应用10－1 计算图示各系统的动能：1．质量为m ，半径为r 的均质圆盘在其自身平面内作平面运动。
在图示位置时，若已知圆盘上A 、B 两点的速度方向如图示，B 点的速度为v B ，θ = 45º（图a ）。
2．图示质量为m 1的均质杆OA ，一端铰接在质量为m 2的均质圆盘中心，另一端放在水平面上，圆盘在地面上作纯滚动，圆心速度为v （图b ）。
3．质量为m 的均质细圆环半径为R ，其上固结一个质量也为m 的质点A 。
细圆环在水平面上作纯滚动，图示瞬时角速度为ω（图c ）。
解：1．222222163)2(2121)2(212121BBB CCCmv r v mr v m J mv T =⋅+=+=ω 2．222122222214321)(21212121v m v m r v r m v m vm T +=⋅++= 3．22222222)2(212121ωωωωmR R m mR mR T =++=10－2 图示滑块A 重力为1W ，可在滑道内滑动，与滑块A 用铰链连接的是重力为2W 、长为l 的匀质杆AB 。
现已知道滑块沿滑道的速度为1v ，杆AB 的角速度为1ω。
当杆与铅垂线的夹角为ϕ时，试求系统的动能。
解：图（a ） B AT T T +=)2121(21222211ωC CJ vgWv g W ++=21221121212211122]cos 22)2[(22ωϕωω⋅⋅+⋅++++=l gW l l v l v l g W v g W]cos 31)[(2111221222121ϕωωv l W l W v W W g +++=10－3 重力为P F 、半径为r 的齿轮II 与半径为r R 3=的固定内齿轮I 相啮合。
齿轮II 通过匀质的曲柄OC 带动而运动。