《物理學基本教程》課后答案第四章剛體的轉動

1、第五章剛體的轉動513如圖513(a)所示，滑輪轉動慣量為0.01，半徑為7cm，物2mkg?體質量為5kg，由一繩與倔強系數(shù)k=200Nm的彈簧相連，若繩與滑輪間無相對滑動，滑輪軸上的摩擦忽略不計，求：(1)當繩拉直彈簧無伸長時，使物體由靜止而下落的最大距離；(2)物體速度達最大值的位置及最大速率分析下面的517題中將證明，如果繞定軸轉動的剛體除受到軸的支承力外僅受重力作用，則由剛體和地球組成的系統(tǒng)機械能守恒如果將滑輪、地球和物體與彈

2、簧組成一個彈性系統(tǒng)和重力系統(tǒng)合成的系統(tǒng)，當無重力和彈性力以外的力作功的情況下，整個系統(tǒng)的機械能守恒，可以應用機械能守恒定律下面的解則僅應用功能原理和力矩所作的功與剛體轉動動能的關系進行計算解(1)物體由靜止而下落到最低點時，速度為零，位移為，在此期間1x重力所作的功完全轉換為彈簧彈性勢能的增量，即21121kxmgx?m0.49m2008.95221?????kmgx(2)物體與滑輪受力如圖513(b)所示，設物體的最大速率為，此時的位

3、0v移為，加速度，滑輪的角加速度，分別應用牛頓第二定律0x00?a000??Ra?和轉動定律kFT2FT1J?aF’T1mmg(a)(b)圖513別對運動物體作受力分析，對轉動的滑輪作所受力矩的分析，然后分別應用牛頓第二定律和轉動定律解(1)各物體與滑輪受力情況如圖57（b）所示，其中FT1=F’T1，F(xiàn)T2=F’T2，軸對滑輪的支承力FN不產(chǎn)生力矩，選取物體運動方向為坐標軸正向，分別應用牛頓第二定律和轉動定律，可得由于物體的加速度等于

4、滑輪邊緣的線速度，則，與以上各式聯(lián)立解得?Ra?22121rads3021)(30sin??????gmRRmmmm?N340)(1T1????RgmFN316)30sin(2T2?????RgmF2ms3???Ra(2)m1到達地面的時間為s0.816s3122????aht、51一個勻質圓盤由靜止開始以恒定角加速度繞過中心而垂直于盤面的定軸轉動在某一時刻，轉速為10rs，再轉60轉后，轉速變?yōu)?5rs，試計算：(1)角加速度；(2)