往条件一换,难度其实并没有增加多少,但切入的角度会变得极其刁钻。
而坐在后排的李东,却是激动得调整了一下坐姿,准备迎接一场酣畅淋漓的脑力风暴。
【如图,一质量为 m、半径为 r的均匀实心球体,初始时以角速度w?绕水平对称轴高速自转,同时质心以初速度 v?沿粗糙水平面向右平动,球体与水平面间的滑动摩擦因数为μ。
求球体从初始状态到纯滚动状态所需的时间 t,以及纯滚动时的质心速度 v。
若水平面并非绝对刚性,球体滚动时会在接触面形成半径为 a的圆形接触斑,滚动摩擦系数为δ,求球体最终停止滚动前,质心走过的总路程 l。
若球体初始时自转轴与竖直方向存在θ角的倾角,考虑重力矩引起的进动效应,定性分析球体滚动轨迹的变化规律,并推导进动角速度Ω的表达式。】
“来吧,动笔算算,不算难。”
陈老扔下粉笔,笑呵呵的说道。
李东在下面认真的看完题目,深以为然的点了点头。
确实不算难,这个老师真实诚。
就在刚才,李东的脑子里已经跑完了全部的推导逻辑。
他拔开笔帽,在草稿纸上写了起来:
“第一问,对质心的转动惯量 j = 2/5 mr2,滑动摩擦力 f =μmg,质心加速度 a =-f/m =-μg……”“对接触点的角动量守恒,因为摩擦力对接触点的力矩为零,所以初始角动量 jw?+ mv?r = jw+ mvr,再结合纯滚动条件 v =wr,联立就能解出 v和 t……”
简单的说,第一问就是纯滚动问题,顶多也就是个华轩杯复赛中档题的水平。
第二问就是圆形接触斑的滚动摩擦问题,不过是引入了一个阻力矩的微元积分。
求
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