
速度与角加速度的关系:加速度的大小与角速度的平方成正比。加速度是速度变化和该变化所用时间之间的比值v/t。它是描述物体速度变化的物理量,通常用a表示,单位是m/s2。加速度是一个矢量,它的方向是物体速度变化(量)的方向,与外力的方向相同。
假设一个质点做圆周运动,它在t时间内旋转的角度为。与t的比值描述了物体绕圆心运动的速度。这个比值叫做角速度,用符号表示:=/t角速度是一个矢量。根据右手螺旋法则,拇指方向为方向。当粒子逆时针旋转时,上升;角加速度和角速度的关系和速度和加速度的关系是一样的。
角加速度是描述刚体角速度随时间变化的大小和方向的物理量。在国际单位制中,单位是“弧度/秒平方”,通常用希腊字母表示。
当=/t顺时针旋转时,如果物体的大小和形状在方向上不能忽略,则物体不能简化为质点。在许多情况下,当一个固体受力并移动时,它的体积和形状变化很小。在这种情况下,可以忽略固体的大小和形状的变化,引入一个理想的模型——刚体:在外力作用下大小和形状不变的物体。
新课讲授:第三章刚体的定轴转动
3.1角速度和角加速度
一、刚体
刚体是受力时形状和体积不变的物体。
特点:刚体是一种特殊的质点系,其上各质点的相对位置保持不变。
平移:刚体上任意两点的连线在运动过程中始终保持平行运动。
刚体的基本运动和转动:刚体上所有点绕一条直线作圆周运动,这条直线称为刚体转动轴。
钢铁厂中钢包的运动是平移。其特点是物体上所有点的轨迹相互平行,运动状态(位移、速度、加速度)完全相同。所以物体在平移中的运动可以用物体上任意一点的运动来表示,可以作为质点问题来处理。
旋转分为定轴旋转(如机器上的旋转部件)、定点旋转(如陀螺的运动)和平面运动(如轮子的运动)。
我们主要讨论刚体绕定轴的转动。
一般刚体运动可分为平移和旋转的叠加。
二、角度量和线性量之间的关系
我们可以同时用角量和线量来描述刚体定轴转动问题(运动学问题)
1)描述旋转的角度量。
p在旋转平面内绕O做圆周运动,刚体的运动可以用圆周运动的角度来描述。
旋转平面:刚体上的点p垂直于旋转轴平面。
旋转中心:旋转平面和轴的交点o。
角度位置:
(运动方程)
角位移:
规定:轴固定逆时针旋转时的角位移为正。
顺时针旋转的角位移为负。
在SI中,角坐标和角位移的单位是弧度,符号是rad。
角速度:(矢量)
尺寸:
方向:沿着轴(方向由右手定则决定)
在SI中,角速度的单位是弧度每秒,符号是。
含义:描述旋转速度的程度。
角加速度:(矢量)
尺寸:
方向:沿轴的方向
当方向相同时,加速旋转;在相反的方向,减慢旋转。
含义:描述角速度变化的程度。
在国际单位制中,角加速度的单位是弧度每秒,符号是。
2角量和线量的关系
(1)点p的线速度
r是点P的向量直径(从旋转中心O画出)
(2)点p的线性加速度
a=r
切向加速度:at=r
法向加速度:an=
三、固定轴旋转








