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什么是速度瞬心

2020-05-26 23:36 作者:帆雨動畫  | 我要投稿


  1. 概念

    在剛體平面運動中,只要剛體上任一平行于某固定平面的截面圖形(或其延伸,也就是說瞬心可以在剛體之外)在任何瞬時的角速度不為零,就必有速度為零的一點,稱為速度瞬心。角速度為零時,剛體在做純平動,瞬心在無窮遠處。

  2. 作用

    有了速度瞬心,剛體瞬時的運動就可看作是繞瞬心旋轉(zhuǎn),在研究復(fù)雜的運動時可以簡化計算。

  3. 輪子的解釋

    在平面上純滾動的輪子,其與輪子接觸的點瞬時速度為零。

    以地面為參考系,一個純滾動的輪子,它當然是一邊滾,一邊往前走。為方便理解,我們把這兩個運動分開來看。

    首先,輪子整體是向前運動的,如圖,速度用黃色箭頭表示。

向前運動的速度

其次是旋轉(zhuǎn),如圖中紅色箭頭所示。

旋轉(zhuǎn)的速度

輪子的速度就是這兩個速度的合成,如下圖。

速度合成

可以看出,在輪子與平面接觸的點,向前的速度和旋轉(zhuǎn)的速度,正好大小相等,方向相反,下圖藍圈處。

和平面接觸的點

方向相反,大小相等的兩個力合起來就是零,所以它的瞬時速度為零。

整個輪子的速度合成看起來就像下圖的樣子。

整個輪子的速度合成

最后我們就得到輪子各點的速度分布。

輪子速度分布情況


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