§4.4 质心 质心运动定理
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质心与质心运动定律一、质心1. 定义我们先来回顾一下牛顿第二定律:是对单个质点而言的,由于质点系内各质点的运动情况各不相同,加速度也各不相同,并不能简单的等效于 (M是体系的总质量),但对质点系而言,确实存在一个特殊点C,而使成立,这个ac是该特殊点C的加速度.这个特殊点称为质心.2. 质心的位置如果将质点系各质点参量记为mi 、ri、vi、xi、yi、zi……,质点系质心记为C则对于由两个质点构成的简单质点系,质心在它们连线上,将这两个质点的质量分别记为m1和m2,间距记为l,那么质心与两者的间距依次为:二、质心运动定律1.质心动量定理:外力对体系的冲量等于质心动量的增量。
2.质心运动定律:体系总质量与质心加速度的乘积等于外力的矢量和,或者说,在诸外力作用下,体系质心的加速度等于质量为体系总质量的质点在这些外力共同作用下的加速度。
对一个质点系而言,同样可以应用牛顿第二定律。
三、习题1.试求匀质三角形板的质心位置。
答案:三条中线的焦点:即几何中的重心2. 试求匀质三角形框架的质心位置。
答案:三边中点构成的小三角形的内心。
3. 一轻弹簧两端各系有质量分别为m和2m的物块,用系于质量为m的物块上的细线悬挂在支点O上,如图。
今将细线突然剪断,求该瞬时体系质心的加速度。
答案:g。
4. 用质心运动定理解:长为l、总质量为m的柔软绳索盘放在水平台面上。
用手将绳索的一端以恒定速率vo向上提起,求当提起高度为x时手的提力F。
5. 如图所示,用劲度系数为k的轻弹簧连接质量分别为m1、m2的木块,放在光滑的水平面上。
让第一个木块紧靠竖直墙,在第二个木块的侧面上施加水平压力,将弹簧压缩l长度。
撤去这一压力后,试求系统质心可获得的最大加速度值和最大速度值。
多说两句:体系的总动量为:质心的动能为:质点系相对质心的动能为:质点系的总动能为:(克尼希定理)☆在使用质心参照系时要特别主要克尼希定理的使用!。
质心运动定理质心运动定理,也称为质心定理或重心定理,是指在一个系统中,质心的运动轨迹与被控制的物体或系统所受的力的性质有关系。
简言之,就是一个物体或系统中质心位置的变化量与作用在系统上的合力的大小和方向成正比。
质心运动定理是物理学中一个非常基本的定理,其具体表述为:一个物体或系统中的质心所受的外力F,可以完全等效于作用在系统上质量为整个系统质量的质点上,该质点运动的加速度与整个系统的质心所受的加速度相等,即:F = MA其中F为作用在系统上的合力,M为整个系统的质量,A为整个系统的质心所受的加速度。
质心运动定理的意义非常重要,它为研究物体或系统的运动提供了很有用的计算工具。
在实际应用中,质心运动定理可以用于分析和预测物体或系统的运动轨迹、速度和加速度等。
此外,质心运动定理还被广泛应用于机器人控制、流体动力学、宇航学和机械设计等领域。
为更好地理解质心定理的实际意义,以下我们将介绍一些具体的应用场景:1. 火箭的运动轨迹计算火箭运动轨迹计算是质心运动定理的典型应用之一。
在火箭发射过程中,产生的反推力会使火箭向上加速,而重力则会使其向下偏转。
此时,可以用质心运动定理来计算火箭的运动轨迹。
火箭的运动可以看作是由两个质点组成的系统:一个是火箭自身,另一个是喷气口所排出的燃料。
如果将整个系统看作一个质点,它所受的外力就是火箭发射过程中的反推力。
根据质心运动定理,可以将这个质点的运动加速度确定为整个系统的质心运动加速度。
然后,我们可以根据质心位置的变化率来计算火箭在空间中的位置和速度。
如果将质心坐标系与地球坐标系对齐,就可以得到火箭的运动轨迹。
2. 物体保持平衡在某些情况下,我们需要确定一个物体的重心位置,才能使其保持平衡。
例如,在建筑工地上,建筑工人需要确定装满土壤的草坪车的重心位置,才能确保它不会侧翻。
我们可以通过质心运动定理来计算草坪车的重心位置。
首先,我们需要将草坪车看作一个较大的系统,将其质心位置确定在车身的中心。
质心运动定理讲解
质心运动定理指的是质点系的质心以恒定的速度沿着直线运动,
且其所受合外力等于其质量与加速度的积。
这个定理结合了牛顿第二
定律和质点系的质心公式,表达了质心运动的关键性质。
牛顿第二定律指出,物体受到的合外力等于其质量乘以加速度。
对于质点系,可以将其看成一个由若干个质点组成的系统。
此时,质
点系的质心可以看作是其所有质点质量之和的加权平均值。
因此,如
果我们知道了质点系受到的合外力,就可以计算出质点系的总加速度,从而推导出质心的运动规律。
具体来说,如果质点系受到的合外力为F,质点系的质量为M,
质心的速度为v,则根据牛顿第二定律有F=Ma。
又根据质点系的质心
公式,有Mv=Σmivi,其中Σmivi表示所有质点的质量与速度之积之和。
这里我们假设质点系并不发生转动,因此质心的速度与角速度均
为常数。
将上述两个式子联立,可以得到Mv=F/a,也就是质心的加速度与外力和质点系质量之比相等。
因此,质心的运动可以看成是一个受到
恒定加速度的匀加速直线运动,其速度随时间线性增加。
总之,质心运动定理给出了描述质点系运动的一个关键性质。
通
过计算质心的加速度,我们可以推导出质心的运动规律,从而了解整
个质点系的运动情况。
质心运动定律
质心运动定律指的是质点系统的质心在受到外力的作用下运动
的规律。
根据牛顿第二定律,质心所受的合外力等于质点系统的总质量乘以质心的加速度。
因此,质心的运动可以看做是一个单独的质点在受力下的运动。
质心运动定律有以下几个特点:
1.质心的运动是质点系统中所有质点运动的平均化结果。
2.质心的运动状态与质点系统中的相对位置、互相作用力等无关。
3.质心的运动方向与受力方向相同或相反,具体取决于系统所受的合外力方向。
质心运动定律在工程、物理、天文学等领域有着广泛的应用。
例如,在火箭发射时,需要控制火箭的质心位置以保证火箭的稳定性。
在天文学中,质心运动定律常常被用于研究行星、恒星等天体的运动规律。
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