老师,我想问一下,d有质量,那么d两端绳子的力大小不一致吧?11-33 重物A质量为m1,系在绳子上,绳子跨过固定滑轮D,并绕在鼓轮B上,如图所-|||-示。由于重物下降,带动了轮C,使它沿水平轨道只滚不滑。设鼓轮半径为r,轮C的半径为-|||-R,两者固连在一起,总质量为m2,对于其水平轴O的回转半径为ρ,滑轮D质量为m3,半径-|||-为r1。求重物A的加速度。-|||-C-|||-D-|||-B-|||-r 0 m-|||-R-|||-A-|||-题 11-33 图 ,
老师,我想问一下,d有质量,那么d两端绳子的力大小不一致吧?

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查刚体转动动力学,涉及多个物体的受力分析与转动方程联立求解。关键在于正确建立各物体的运动学关系和动力学方程。
解题核心思路:
- 确定各物体的运动学关系:重物A的加速度与轮C的平动加速度、鼓轮B的角加速度之间存在几何关系。
- 分析受力与转动:对重物A、轮C-鼓轮B组合分别进行受力分析,对鼓轮B建立转动方程。
- 联立方程求解:通过张力关系和运动学约束联立所有方程,最终解出重物A的加速度。
破题关键点:
- 滑轮D的质量不影响结果:滑轮D固定且不转动,其质量不参与系统转动惯量的计算,两侧绳子张力相等。
- 转动惯量的等效处理:轮C-鼓轮B组合的转动惯量需通过平行轴定理计算。
步骤1:运动学关系
设重物A的加速度为$a$,轮C的平动加速度为$a_C$,鼓轮B的角加速度为$\alpha$。
因绳子无伸长,几何关系为:
$a = R \alpha \quad \text{(重物A下降速度与鼓轮B转动关联)}$
轮C的平动加速度与鼓轮B的角加速度关联:
$a_C = R \alpha$
因此,重物A与轮C的加速度相等:
$a = a_C$
步骤2:对重物A受力分析
重物A受重力$m_1g$和绳子拉力$T_1$,由牛顿第二定律:
$m_1 g - T_1 = m_1 a \quad \Rightarrow \quad T_1 = m_1(g - a)$
步骤3:对轮C-鼓轮B组合分析
轮C受水平轨道的支持力$N$、摩擦力$f$及绳子拉力$T_2$。因轮C只滚不滑,摩擦力为静摩擦力$f = m_2 a$。
对鼓轮B应用转动方程(转动惯量$I = m_2 \rho^2$):
$T_2 r - T_1 r = I \alpha = m_2 \rho^2 \alpha$
联立$a = R \alpha$得:
$T_2 = T_1 + \frac{m_2 \rho^2}{r} \cdot \frac{a}{R}$
步骤4:联立求解
由重物A与轮C的加速度相等,结合步骤2、3中的方程,最终解得:
$a = \frac{m_1 g}{m_1 + m_2 \left( \frac{\rho^2}{R r} + 1 \right)}$