题目
在刚体的平面运动中,刚体的任意点的速度由什么决定?A. 刚体的质量B. 刚体的形状C. 刚体的角速度D. 刚体的角速度和质心的平动速度
在刚体的平面运动中,刚体的任意点的速度由什么决定? A. 刚体的质量 B. 刚体的形状 C. 刚体的角速度 D. 刚体的角速度和质心的平动速度
题目解答
答案
D
解析
刚体的平面运动中,任意点的速度由刚体的整体平移运动和绕质心的转动共同决定。具体来说:
- 质心的平动速度:刚体整体平移时,所有点具有相同的平动速度。
- 角速度:绕质心的转动会产生与转动半径相关的速度分量。
因此,刚体任意点的速度是这两部分的矢量和,与质量和形状无关。
刚体平面运动可分解为:
- 质心的平动:质心以速度 $\vec{v}_C$ 平动,刚体上所有点均具有此速度。
- 绕质心的转动:转动角速度为 $\vec{\omega}$,任意点的速度为 $\vec{v}_C + \vec{\omega} \times \vec{r}$,其中 $\vec{r}$ 是该点相对于质心的位置矢量。
选项分析:
- A. 刚体的质量:质量影响转动惯量,但与速度无关。
- B. 刚体的形状:形状影响转动惯量和转动半径,但不直接影响速度计算。
- C. 刚体的角速度:仅考虑转动部分,忽略了平动速度。
- D. 刚体的角速度和质心的平动速度:正确,包含速度的两部分来源。