傅立葉變換分光計

[拼音]:zhongxin

[英文]:centre of gravity

物體各部分所受重力之合力的作用點。物體的每一微小部分都受地心引力作用(見萬有引力),這些引力可近似地看成為相交於地心的匯交力系。由於物體的尺寸遠小於地球半徑,所以可近似地把作用在一般物體上的引力視為平行力系,物體的總重量就是這些引力的合力。

如果物體的體積和形狀都不變,則無論物體對地面處於什麼方向,其所受重力總是通過固定在物體上的座標系的一個確定點,即重心。重心不一定在物體上,例如圓環的重心就不在圓環上,而在它的對稱中心上。

重心位置在工程上有重要意義。例如,起重機要正常工作,其重心位置應滿足一定條件;艦船的浮升穩定性也與重心的位置有關;高速旋轉機械,若其重心不在軸線上,就會引起劇烈的振動等。

重心公式

如將重為W的物體分割為許多微塊,微塊的重量為dW,在直角座標系中的座標為x,y,z,則重心C的座標可按下式計算:

若物體是均質的,單位體積的重量γ為常數,則W=γV,dW=γdV,

這時重心就與形心重合。均質物體重心(或形心)座標xC、yC、zC的計算公式見表:式中V、A、L分別為物體的體積、面積和長度;dV、dA、dL分別為微塊的體積、面積和長度。

形狀規則的均質物體,凡具有對稱面、對稱軸和對稱中心的,其重心一定在對稱面、對稱軸和對稱中心上。

計算複雜形狀物體的重心位置時,可把它分成若干個簡單形狀的物體(分體)。設把原物體(組合體)分成n個分體,Wi為第i個分體的重量,xi、yi、zi為第i個分體的重心座標,W為組合體的總重量。組合體的重心可按下式計算:

重心位置的測定

一般採用懸掛法和稱重法。

(1)懸掛法 用均質板按一定比例作成模擬的物體(如葉片)截面(圖1)。先從葉片上任一點A處懸掛,根據二力平衡條件,重心C處在過懸掛點的鉛垂線(圖中虛線)上。然後在葉片上另選一個懸掛點B,作第二次懸掛,並過第二個懸掛點畫鉛垂線。以上兩線的交點C即為重心的位置。

(2)秤重法 先用秤稱出物體的重量W,然後將物體的一端支承於固定的支點A,另一端支承於磅秤上(圖2)。

量出A、B兩點間的水平距l,磅秤上的讀數為B點的反力RB,物體的重心位置可由下式求出:

帕普斯定理

古希臘數學家帕普斯找出了物體重心位置同它旋轉後所成迴轉體的表面積和體積的關係。這種關係後稱為帕普斯定理,又稱古爾丁定理。內容如下:

第一定理(迴轉體表面積的計演算法)平面曲線繞平面內同它不相交的軸旋轉所成曲面的面積S,等於此曲線的長度l和它的重心(座標為xC)所畫出圓周的長度之乘積,計算公式為:

S=2πxCl。

第二定理(迴轉體的體積計演算法)平面圖形繞其平面內同它不相交的軸線旋轉所得的迴轉體,其體積等於此圖形面積S乘以圖形面積的重心所畫出圓周的長度,計算公式為:

V=2πxCS。

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