均质细杆AB重P、长2L,A端铰支,B端用绳系住,处于水平位置,如图所示。当B端绳突然剪断时AB杆的角加速度的大小为:()。
A 、0
B 、3g/4L
C 、3g/2L
D 、6g/L
【正确答案:B】
用动量矩定理(定轴转动刚体),,其中 ,故有 。注等截面均质细杆,长为I, 质量为m,以其一 端为轴的转动惯量为。
剪断瞬间ω=0,质心法向加速度an=ω²L=0,切向加速度aτ=aL=3g/4。杆水平方向无受力,Fx=0。垂直方向杆受支座A向上的约束反力Fy,质心处向上的惯性力主矢Fg=3/4mg,以及主动力P=mg。由动静平衡方程得Fy=G-Fg=P/4。
匀质细杆AB绕A点转动的惯量为:Ja=4PL^2/3g当B端的细绳剪断瞬间:设:AB杆的角速度为:ω,AB杆的角加速度为:ε,由动量矩定理,可得:d(Jaω)/dt=mgL,则有:Jaε=mgL,解得:ε=mgL/Ja=mgL/(4PL^2/3g)=3g^2/4PL
BD断的瞬时,AB绕A点转动,转动惯量为mL^2/3,力矩为PL/2,所以角加速度a=PL/2/(mL^2/3)=3P/2mL,产生离心力为F=mLa/2=3P/4。所以支座A反力为3P/4,方向水平向左。