大学物理--第二章-牛顿第二定律
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变力问题的处理方法(1)力随时间变化:F =f (t )在直角坐标系下,以x方向为例,由牛顿第二定律:()x dv m f t dt=且:t =t 0时,v x =v 0 ;x =x 0则:1()x dv f t dt m =直接积分得:1()()x x v dv f t dt mv t c===+∫∫其中c由初条件确定。
由速度求积分可得到运动学方程:2()x x v dt x t c ==+∫其中c 2由初条件确定。
例:飞机着陆时受到的阻力为F=-ct(c为常数)且t=0时,v=v 0。
求:飞机着陆时的速度。
解:根据牛顿第二定律:-ct =m dv / dt212c v dv tdt mc t c m==−=−+∫∫当t =0时,v =v 0,代入得:v 0=c 1202c v v t m=−(2)力随速度变化:F=f(v)直角坐标系中,x 方向f (v )=m dv ⁄dt 经过移项可得:()dv dt m f v =等式两边同时积分得:01()()m t t dt dv m dv f v f v −===∫∫∫具体给出f(v)的函数试就可进行积分运算例:质量为m的物体以速度v 0投入粘性流体中,受到阻力f=-cv (c为常数)而减速,若物体不受其它力,求:物体的运动速度。
解:根据牛顿第二定律:dv cv m dt−=移项变换:-c/m dt =dv/v 1ln c dv dt m vc t v c m−=−=+∫∫积分得由初条件定c 1:当t =0时,v =v 0∴0=lnv 0+c 1∴c 1=-lnv 00ln c t mc v t m v v v e −−==(3)力随位移变化:F =f (x)直角坐标系中,x方向:()dv dx dv dv f x m m mv dt dt dx dx===经过移项可得:f (x )dx =mv dv等式两边同时积分得:2201()()2f x dx mvdv m v v ==−∫∫例:光滑的桌面上一质量为M,长为L的匀质链条,有极小一段被推出桌子边缘。
本章题头§2-1 牛顿运动定律英国物理学家, 经典物理学的奠基人.创立了经典力学的 基本体系光学,牛顿致力于光的颜色和光 的本性数学,建立了二项式定理,创立 了微积分牛顿 Issac Newton (1643-1727)天文学,发现了万有引力定律, 创制反射望远镜,初步观察到了 行星运动的规律。
一、牛顿第一定律 (Newton first law)惯性定律 任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态, 直到受到力的作用迫使它改变这种状态为止。
意义惯性以及力的概念 1、定义了物体(质点)的惯性;2、说明了力是物体运动状态改变的原因定义了惯性参考系二、牛顿第二定律 (Newton second law)质点加速度的大小与所受合力的大小成正比 , 与质点自身的质量成反比; 加速度方向与合力方向相同。
牛顿第二定律的数学形式为 Fma 原始形式:F dPd mv dmvm dvdtdtdtdt当 v c 时,m 为常量 Fm dvmadt宏观低速运动时1、瞬时性: 之间一一对应(同生、同向、同变、同灭) n 2、力的叠加性:F F1 F2 Fi Fii =13、矢量性:具体运算时应写成分量式直角坐标系中: Fma maximay jmaz k Fxmaxmdv x dt Fyma ymdv y dt Fzmazmdvz dt 自然坐标系中: Fmam at anF mdv dtFnmv24、说明了质量是物体惯性的量度5、在一般情况下力, F是一个变力常见的几中变力形式:F F x kx常见的几中变力形式:F F t F F v kv弹性力 打击力 阻尼力6、适用对象:质点 7、成立的参考系:惯性系 8、成立的条件:宏观低速10'T 三、牛顿第三定律(Newton third law)物体A 以力F AB 作用于物体B 时, 物体B 也必定同时以力F BA 作用于物体A , F AB 与F BA 大小相等, 方向相反, 并处于同一条直线上,(物体间相互作用规律)mmT P 'P 地球F AB = F BA作用力与反作用力:1、它们总是成对出现。