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2.均质圆柱重P,半径r,放在不计自重的水平杆及斜面间。A为铰链?

发表于:2024-10-24 00:00:00浏览:1次 分类: 教育/科学-理工学科-物理学
问题描述:2.均质圆柱重P,半径r,放在不计自重的水平杆及斜面间。A为铰链,圆柱上作用一力偶。F=P,θ=45°,AB=BD,圆柱与杆及斜面间静滑动摩擦系数fs=0.3,不计滚动摩阻,求能保持系统静止的力偶矩M的最小值 (1)请详解题意 (2)圆柱如何,F的作用 (3)求E点处的支持力Ne (3)静滑动摩擦系数fs=0.3,是否说明圆柱存在转动且有向右滑动趋势 (4)设E点先达到临界状态是何意 (5)E点达到临界状态时,B点是何状态 (6)F的作用是否为:使AD上升,圆柱右移;由于B、E点存在摩擦力,圆柱逆转,阻碍圆柱右移,使系统静止 (7)2.均质圆柱重P,半径r,放在不计自重的水平杆及斜面间。A为铰链,圆柱上作用一力偶。F=P,θ=45°,AB=BD,圆柱与杆及斜面间静滑动摩擦系数fs=0.3,不计滚动摩阻,求能保持系统静止的力偶矩M的最小值 (1)请详解题意 (2)圆柱如何,F的作用 (3)求E点处的支持力Ne (3)静滑动摩擦系数fs=0.3,是否说明圆柱存在转动且有向右滑动趋势 (4)设E点先达到临界状态是何意 (5)E点达到临界状态时,B点是何状态 (6)F的作用是否为:使AD上升,圆柱右移;由于B、E点存在摩擦力,圆柱逆转,阻碍圆柱右移,使系统静止 (7)存在静滑动摩擦力时,物体是运动还是系统由什莫决定。当Fs<=Fmax时,物体是否一定静止 (8)例如此题中,圆柱是运动还是静止由什莫决定
好久没做这么繁琐的题目了,说的可能不对,抛砖引玉吧。 1)如果圆柱和杆、面没有摩擦力,那么圆柱肯定会斜飞出去。 有摩擦力后,挤压出去的趋势受到有上限的阻碍,而摩擦力方向都是向A。 在圆柱还没被挤出去时,它受到这些力: 重力: 圆柱受重力P,竖直向下; B处接触力: 有接触自然有压力Nb,竖直向上;(由F=P及F的力臂为AD、Nb的力臂为AB=AD/2、杆静止,可知Nb=2P) 静摩擦力fb≤0.3Nb,方向B-》A E处接触力: 类似B处,有Ne,竖直向上; fe≤0.3Ne,方向C-》A; 然后还有一个力偶M,按示意图是逆时针。 下面受力分析(45度的正余弦都≈1.4,否则实在太烦): 平方向:0.7Ne-0.7fe-fb=0 竖直方向:2P-P-0.7Ne-0.7fe=0 转动:fe*r+M=fb*r 先消去fb; 然后有fe=(P-M/r)/2.4 和  Ne=P+0.4M/r 如果M确实存在,则fe≤0.3Ne,代入得M≥0.2Pr; 所以M最小是0.4Pr,如果再小点,那么圆柱肯定会滑动。这时,fb不到0.6P=0.3Nb。(如果超过了,那么就改用另一个关系,fb≤Nb,反正肯定有一个得取最大值,否则M就不需要了。) 2) 如果F一直增大,那圆柱肯定要飞出去;但是这里F≡P,所以圆柱很可能静止。 F的作用,应该是间接提供支持力吧,所以F至少是P/2。 3) Ne=P+0.4M/r。 从受力分析可以知道,Ne至少有P/0.91 3') 从计算知道,F=P且M合适时,没有。 不过要不计算而事先知道,这我没办法。 4) 临界状态就是指静摩擦力取到最大吧。 上面说了,如果B、E二点都没达到临界,实际上不需要M;如果二者同时达到了临界(虽然不可能),加个M肯定使一边有滑动。所以有一点先达到临界。 然后考虑F=P时的受力分析,如果Ne>Nb,那么在竖直方向即使没有静摩擦力,也会有0.7Ne+P>2P,肯定不平衡,所以总有Ne<Nb。 这样在没有力偶M的时候,F增大使fe先达最大值,也就是E先达临界。 5) 按1)最后部分的讨论,F=P时,fb=fe+M/r仍没达临界。 6) F的效果没错。 按图示,M的效果是使圆柱有逆时针转动的趋势,那么静摩擦力的合效果自然是使圆柱相反的想向顺时针转动。 7)8) 还是由F和M大小来决定吧,毕竟外力只有这二个。 如果有滑动,那么圆柱整体肯定是向右上移动的,在角EAB的平分线方向。 求转动方向,就用二处摩擦力和M算出顺逆的力矩,看哪个大就知道了。 虽然计算可能有问题,不过大意应该没错。

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