结构推理
一根质量为M、长为2a的均质棒OA装在固定点的光滑枢轴上,另有一个质量为m的珠子P用一根自然长度为a、劲度系数为k的轻弹簧连于O点,并套在棒上,可沿棒做无摩擦滑动。设是OA与铅垂线间的夹角,是包含OA的铅垂面与固定铅垂面间的夹角,r为OP间的距离。用r、、为广义坐标,写出系统的拉格朗日函数,并给出两个运动常数。
【正确答案】解:取z轴交通部直向上,x轴水平,随棒绕z轴转动,x轴、z轴和棒始终在同一竖直平面内。如图所示。
棒关于O点的轴转动惯量和惯量积分别为
但此题因为,可以不必计算Ixz。
今
所以
因为,所以,即
因为,所以,即
【答案解析】