《剛體的基本運(yùn)動》課件

《剛體的基本運(yùn)動》ppt課件REPORTING目錄剛體運(yùn)動的基本概念剛體的平動剛體的轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的自由度與約束PART01剛體運(yùn)動的基本概念REPORTING剛體的定義剛體是指在運(yùn)動過程中，其內(nèi)部任意兩點之間的距離始終保持不變的物體。剛體的特性剛體具有不變的形狀和大小，不會因為運(yùn)動而發(fā)生形變。在剛體運(yùn)動過程中，其上任意一點的速度和加速度都與該點在剛體上的位置有關(guān)，而與該點在剛體上的運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)。剛體的定義可變形剛體是指在外力作用下會發(fā)生形變的剛體。這類剛體在工程和自然界中廣泛存在，如橋梁、建筑和飛機(jī)等?？勺冃蝿傮w不可變形剛體是指在任何外力作用下都不會發(fā)生形變的剛體。這類剛體通常只存在于理論研究中，如剛體的基本運(yùn)動等。不可變形剛體剛體的分類

剛體的基本運(yùn)動形式平動剛體的平動是指剛體在運(yùn)動過程中，其上任意兩點始終保持在同一條直線上。平動又可以分為直線平動和曲線平動。轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動是指剛體繞某一定點進(jìn)行圓周運(yùn)動。轉(zhuǎn)動又可以分為定軸轉(zhuǎn)動和動軸轉(zhuǎn)動。振動剛體的振動是指剛體在運(yùn)動過程中，其上任意一點的運(yùn)動軌跡呈周期性變化。振動又可以分為自由振動和受迫振動。PART02剛體的平動REPORTING剛體在三維空間中的運(yùn)動，若其上任意一點在運(yùn)動過程中始終保持與某一固定平面的距離不變，則稱該剛體的運(yùn)動為平動。平動剛體上任意兩點的連線在運(yùn)動過程中始終保持方向不變，且平動剛體的角速度和線速度均為零。平動的定義平動的特點平動的定義平動剛體的運(yùn)動軌跡是一條直線或一個平面圖形，且軌跡始終保持不變。平動剛體的速度和加速度都是矢量，且大小和方向均保持不變。平動剛體的轉(zhuǎn)動慣量和角速度均為零。平動的特點勻速直線運(yùn)動的汽車汽車在道路上勻速直線行駛時，可以視為平動剛體。勻速圓周運(yùn)動的飛輪飛輪在旋轉(zhuǎn)時，如果其轉(zhuǎn)速恒定，則可以視為平動剛體。平動的實例PART03剛體的轉(zhuǎn)動REPORTING剛體繞某一定點轉(zhuǎn)動，剛體上任意兩點與該定點連成的線段在轉(zhuǎn)動過程中一般會改變方向，但它們的長度保持不變。轉(zhuǎn)動剛體轉(zhuǎn)動的軸線，也稱旋轉(zhuǎn)軸或主軸。轉(zhuǎn)軸剛體繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)過的角度，通常用θ表示。轉(zhuǎn)角剛體每秒鐘轉(zhuǎn)過的角度，通常用ω表示。轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動的定義剛體轉(zhuǎn)動時，其上所有點的速度方向都垂直于該點到旋轉(zhuǎn)軸的連線，且大小與該點到旋轉(zhuǎn)軸的距離成正比。剛體轉(zhuǎn)動時，其上所有點的角速度都相等，且大小與該點到旋轉(zhuǎn)軸的距離無關(guān)。剛體轉(zhuǎn)動時，其上所有點的向心加速度方向都指向該點到旋轉(zhuǎn)軸的連線，且大小與該點到旋轉(zhuǎn)軸的距離成正比。轉(zhuǎn)動的特點車輪繞其軸線轉(zhuǎn)動，車輪上的點以不同的線速度運(yùn)動，但角速度相等。車輪的轉(zhuǎn)動電風(fēng)扇的葉片繞其軸線轉(zhuǎn)動，葉片上的點以不同的線速度運(yùn)動，但角速度相等。電風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動的實例PART04剛體的定軸轉(zhuǎn)動REPORTING定軸轉(zhuǎn)動是指剛體繞某一固定軸線旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動。剛體在定軸轉(zhuǎn)動時，其上任意一點都繞同一固定軸線作圓周運(yùn)動。剛體的定軸轉(zhuǎn)動是一種基本的機(jī)械運(yùn)動形式，廣泛應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域。定軸轉(zhuǎn)動的定義123剛體在定軸轉(zhuǎn)動時，其上各點的角速度是相等的，但線速度則與各點到軸心的距離成正比。剛體在定軸轉(zhuǎn)動時，其上各點的加速度大小與各點到軸心的距離成正比，方向則垂直于該點到軸心的連線。剛體在定軸轉(zhuǎn)動時，其上各點的科氏加速度為零。定軸轉(zhuǎn)動的特點03陀螺儀、飛輪儲能等裝置中的定軸轉(zhuǎn)動運(yùn)動。01機(jī)械傳動系統(tǒng)中的齒輪、軸承等部件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。02電機(jī)、發(fā)動機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)動。定軸轉(zhuǎn)動的實例PART05剛體的自由度與約束REPORTING剛體在空間中的自由度是指它可以獨(dú)立改變的坐標(biāo)數(shù)。自由度定義對于在平面內(nèi)運(yùn)動的剛體，其自由度為2，即它可以沿著x軸和y軸獨(dú)立移動，同時還可以繞著垂直于平面的軸旋轉(zhuǎn)。平面運(yùn)動自由度對于在空間中運(yùn)動的剛體，其自由度為3，即它可以沿著x軸、y軸和z軸獨(dú)立移動，同時還可以繞著x軸、y軸和z軸旋轉(zhuǎn)?？臻g運(yùn)動自由度剛體的自由度約束是限制剛體某些運(yùn)動的條件，使得剛體的自由度數(shù)減少。約束定義剛體被固定在某一點上，不能移動也不能旋轉(zhuǎn)。固定約束剛體可以在某一直線上滑動或繞一固定點轉(zhuǎn)動?；瑒蛹s束剛體通過鉸鏈連接，只能繞鉸鏈軸旋轉(zhuǎn)。鉸鏈約束剛體的約束解除約束的方法根據(jù)具體約束類型，可以采用不同的方法解除約束，如拆卸、放松等。部分約束只限制了剛體的部分自由度，如滑動支座、滾動軸承等。完全約束完全限制了剛體的所