非光滑轨道约束反力问题求解及Mathematica数值计算与分析

工程设计中常常要将轨道对物体的支承力纳入到考虑范畴,而非光滑轨道最贴近物理实际,因而本文将研究约束在非光滑轨道上运动的小环所受约束反力问题.利用质点运动微分方程求出了小环在抛物线轨道任意位置处法向约束反力的解析解,研究了摩擦力对小环运动过程的影响,并借助Mathematica软件对小环前进、返回的完整过程进行了数值计算与分析.本文给出了此类问题求解的范例,所采用的求解技巧可适用于其它形状的轨道.