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什么是速度瞬心

2020-05-26 23:36 作者:帆雨动画  | 我要投稿


  1. 概念

    在刚体平面运动中,只要刚体上任一平行于某固定平面的截面图形(或其延伸,也就是说瞬心可以在刚体之外)在任何瞬时的角速度不为零,就必有速度为零的一点,称为速度瞬心。角速度为零时,刚体在做纯平动,瞬心在无穷远处。

  2. 作用

    有了速度瞬心,刚体瞬时的运动就可看作是绕瞬心旋转,在研究复杂的运动时可以简化计算。

  3. 轮子的解释

    在平面上纯滚动的轮子,其与轮子接触的点瞬时速度为零。

    以地面为参考系,一个纯滚动的轮子,它当然是一边滚,一边往前走。为方便理解,我们把这两个运动分开来看。

    首先,轮子整体是向前运动的,如图,速度用黄色箭头表示。

向前运动的速度

其次是旋转,如图中红色箭头所示。

旋转的速度

轮子的速度就是这两个速度的合成,如下图。

速度合成

可以看出,在轮子与平面接触的点,向前的速度和旋转的速度,正好大小相等,方向相反,下图蓝圈处。

和平面接触的点

方向相反,大小相等的两个力合起来就是零,所以它的瞬时速度为零。

整个轮子的速度合成看起来就像下图的样子。

整个轮子的速度合成

最后我们就得到轮子各点的速度分布。

轮子速度分布情况


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