问题
计算题
在质量为M的电动机上,装有质量为m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r
偏心轮等效为用一长为r的细杆固定质量为m(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+m)g/ (mω2) 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=mω2r ④
对电动机,设它所受支持力为FN,FN=F'+Mg ⑤
由③、④、⑤解得FN=2(M+m)g
由牛顿第三定律得,电动机对地面的最大压力为2(M+m)g