关于理论力学里自由度的问题~

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/07/01 02:41:00
请详细解释下自由度的概念
还有问下在平面内沿直线作纯滚动的轮的自由度是多少,为什么
在水平面运动是球的自由度是多少,为什么
平面内沿直线作纯滚动的轮的自由度
书上的答案是1,作业老师也批改的1啊

自由度:确定物体的位置所需要的独立坐标数称作物体的自由度。 空间自由刚体有6个自由度,分别是X、Y、Z直线方向上的3个自由度,和分别绕X、Y、Z轴转动的3个旋转自由度
在确定的曲线上运动的质点自由度为1,在确定的曲面上运动的质点自由度为2,在三维空间可自由运动的质点自由度为3,自由刚体的自由度为6。
对于机械而言,我们多需要它有确定的运动轨迹,所以其自由为1.
在平面内沿直线作纯滚动的轮有2个自由度,一个是所沿直线方向的自由度,一个是纯滚动时绕轮轴轴线的转动自由度。
水平面运动的球,有5个自由度,分别是X、Y轴方向的2个直线方向的自由度,和3个绕X、Y、Z座标轴的转动自由度。
对补充问题的回答:
你们老师是正确的,我忽视了是“纯滚动”,十分对不起,误导了你。“纯滚动”与“转动”是两个概念,如果是转动,那么就有一绕某轴线旋转的自由度,而纯滚动是没有这样一个轴线的。
纯滚动这个概念讲起来挺不好理解。我用通俗些的话来说吧:纯滚动可以看成在每一瞬间,皆以轮与面接触线P为旋转转轴的纯旋转运动,而在一平面上且沿确定方向作纯滚动的轮,P线变成了不同时刻下的无数条线,成了轮滚过的一个面,而轮滚动的确有一个轴线但这个轴线是它自身,而非空间X、Y、Z中的一个,所以说这时的轮子就与一个正方体在平面上滑动一样没有区别,所以自由度是1.
我解释的可能还是不太清楚。