问题 计算题

在质量为M的电动机上,装有质量为的偏心轮,偏心轮转动的角速度为ω,当偏心轮重心在转轴正上方时,电动机对地面的压力刚好为零;则偏心轮重心离转轴的距离多大? 在转动过程中,电动机对地面的最大压力多大?

答案

解:设偏心轮的重心距转轴

偏心轮等效为用一长为的细杆固定质量为(轮的质量)的质点,绕转轴转动

轮的重心在正上方时,电动机对地面的压力刚好为零

则此时偏心轮对电动机向上的作用力大小等于电动机的重力

即:F=Mg①

根据牛顿第三定律,此时轴对偏心轮的作用力向下

大小为F=M g

其向心力为:F+mg=m ω2r ②

由①②得偏心轮重心到转轴的距离为:

r= (M+mg/ (2) ③

当偏心轮的重心转到最低点时,电动机对地面的压力最大

对偏心轮有:F'-mg=2r

对电动机,设它所受支持力为FNFN=F'+Mg

由③、④、⑤解得FN=2(M+mg

由牛顿第三定律得,电动机对地面的最大压力为2(M+mg

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