3-3 力矩 刚体定轴转动定律
 

例题3-3-1  一轻绳跨过一定滑轮,滑轮视为圆盘,绳的两端分别悬有质量为的物体,且, 如图所示。设滑轮的质量为 ,半径为,所受的摩擦阻力矩为。绳与滑轮之间无相对滑动。试求物体的加速度和绳的张力。

解: 按题意,滑轮具有一定的转动惯量,而且在转动中还受到阻力矩的作用,两边绳子的张力不再相等。设与物体1相连的绳中张力为),与物体2相连的绳中张力为)。因,物体1向上运动,物体2向下运动,滑轮沿顺时针方向旋转,按牛顿运动定律和转动定律可列出下列方程:

        
            
            

式中是滑轮的角加速度,是物体的加速度。滑轮边缘上的切向加速度和物体的加速度相等,即
            
    从以上各式即可解得
            
    而


        
            
            

当不计滑轮质量及摩擦阻力矩即令,有
            

题中的装置叫阿特伍德机,是一种可用来测量重力加速度的简单装置。因为在已知的情况下,能通过实验测出物体1和2的加速度,就可算出。在实验中可使两物体的质量相近,从而使它们的加速度和速度都较小,这样就能较精确地测出来。