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旋转动力学方程
11.3
考虑一个质点绕旋转中心做圆周运动;根据牛顿第二运动定律,可得出作用在该质点上的力。
线加速度可以用角加速度表示,将等式两边同时乘以圆周路径的半径,即可得到力矩的表达式。
根据转动惯量的定义,作用在质点上的力矩可以被重新表述。这就是转动的牛顿第二定律。
在牛顿第二定律转动形式的矢量表示中,力矩和角加速度方向相同。
刚体绕固定轴旋转的转动方程可推广至任意绕固定轴转动的刚体。若刚体上作用有多个力,则转动动力学方程可表示为所有力矩的总和。
净力矩仅包含外力,因为所有内力均会因牛顿第三运动定律而相互抵消。
旋转动力学中引入了角度变量。 将角度变量的定义与线性运动学变量的定义进行比较,可以看出存在线性变量到旋转变量的映射。 线性位移、速度和加速度在旋转运动中具有等价物,即角位移、角速度和角加速度。 与旋转变量类似,牛顿第二运动定律与牛顿第二运动定律存在映射。
对于绕通过圆形路径中心的轴进行圆周运动的质点…