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非惯性系中关于刚体平面平行运动的动力学规律中,均应计及惯性力的作用.
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例18 不可伸长的轻线绕在两个质量同为m、半径同为R的匀质实心滑轮外侧,其中一个滑轮在上方可绕着过中央固定水平轴无摩擦转动,另一个滑轮在下方可自由运动.将系统从静止释放,绕在上、下滑轮的绳段分别逐渐打开,如图5-41所示,试求下面滑轮竖直向下的平动加速度a.
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解 参考图中括号内引入的参量,对上滑轮的定轴转动,有
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对下滑轮的质心运动和绕质心轴的转动,有
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图 5-41
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a与β1,β2间的关联式为
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a=(β1+β2)R,
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据此,可解得
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例19 在水平地面上用手按动半径为R的乒乓球,使其获得向右的初速v0和逆时针方向转动角速度ω0,如图5-42所示.乒乓球可处理成匀质薄球壳,球壳与地面间的摩擦因数为常量μ,试求乒乓球最后达到的稳定运动状态.
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图 5-42
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解 参考图5-42中括号内引入的参量,m是乒乓球的质量.初始阶段地面摩擦力朝左,使质心获得左向加速度,球壳获得绕质心轴顺时针方向角加速度.据质心运动定理和质心轴转动定理,有
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即得
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经时间t,右行速度v和逆时针方向速度ω分别为
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