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问题: 一道数学题

两个大小相同的硬币,一个固定不动,另一个绕其边缘滚动(无滑动),当运动的硬币滚动到原来位置(第1次重合)时,运动的硬币自转了_____圈。

要有分析过程,谢谢!

解答:

两个大小相同的硬币,一个固定不动,另一个绕其边缘滚动(无滑动),当运动的硬币滚动到原来位置(第1次重合)时,运动的硬币自转了【2】圈。

详细分析:设定圆圆心为O,动圆圆心为P,动圆P上随便取一点M,为了研究方便,我们就去如图的一点M。

关于公转和自转的定义应该是没有争议的。

为了对自转有一个“数量化”标准,我们必须建立固定一个不变的方向PU。这样就有基准∠MPU=0。

现在假定P点绕O点公转了α,即∠POP'=α,我们来看一下动圆P自转了多少,即P'M'与方向PU(即P'U')夹角为多大?

由于两圆半径相等,运动是纯滚动没有滑动,所以∠M'P'O=α。

由于P'U'//PU,所以∠U'P'O=α。

从而∠M'P'U'=2α。

由此可知动圆绕定圆公转一圈,自转刚好为两圈。

点击图片可以看到清晰大图: