大学物理 运动学和动力学
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1-1.质点在Oxy 平面内运动,其运动方程为j t i t r )219(22-+=。
求:(1)质点的轨迹方程;(2)s .t 01=时的速度及切向和法向加速度。
1-2.一质点具有恒定加速度j i a 46+=,在0=t 时,其速度为零,位置矢量i r 100=。
求:(1)在任意时刻的速度和位置矢量;(2)质点在oxy 平面上的轨迹方程,并画出轨迹的示意图。
1-3. 一质点在半径为m .r 100=的圆周上运动,其角位置为342t +=θ。
(1)求在s .t 02=时质点的法向加速度和切向加速度。
(2)当切向加速度的大小恰等于总加速度大小的一半时,θ值为多少?(3)t 为多少时,法向加速度和切向加速度的值相等?题3解: (1)由于342t +=θ,则角速度212t dt d ==θω,在t = 2 s 时,法向加速度和切向加速度的数值分别为 222s 2t n s m 1030.2-=⋅⨯==ωr a22s t t s m 80.4d d -=⋅==t r a ω(2)当2t 2n t 212a a a a +==时,有2n 2t 3a a=,即 22212)24(3)r t (tr = s 29.0s 321==t此时刻的角位置为 rad.t 153423=+=θ (3)要使t n a a =,则有2212)24()t (r tr =s .t 550=3-1如图所示,在水平地面上,有一横截面2m 20.0=S 的直角弯管,管中有流速为1s m 0.3-⋅=v 的水通过,求弯管所受力的大小和方向。
解:在t ∆时间内,从管一端流入(或流出)水的质量为t vS m ∆=∆ρ,弯曲部分AB 的水的动量的增量则为()()A B A B v v t vS v v m p -∆=-∆=∆ρ依据动量定理p I ∆=,得到管壁对这部分水的平均冲力()A B v v I F -=∆=Sv t ρ从而可得水流对管壁作用力的大小为N 105.2232⨯-=-=-='Sv F F ρ作用力的方向则沿直角平分线指向弯管外侧。
运动学和动力学的基本概念及其区别运动学和动力学是物理学中两个重要的概念,它们分别研究物体的运动和力学原理。
本文将探讨运动学和动力学的基本概念以及它们之间的区别。
一、运动学的基本概念运动学是研究物体运动状态的物理学分支,它关注物体的位置、速度、加速度等与运动相关的物理量。
运动学主要研究物体运动的几何性质和轨迹,在不考虑外部力的情况下研究物体的运动规律。
1. 位移:位移是指物体从初始位置到终止位置的位置变化,通常用Δx表示。
位移的大小和方向与路径有关,是一个矢量量。
2. 速度:速度是指物体单位时间内位移的变化率,通常用v表示。
速度可正可负,正表示正向运动,负表示反向运动。
平均速度的定义是位移与时间的比值,即v=Δx/Δt;瞬时速度则是极限过程中的速度。
3. 加速度:加速度是指物体单位时间内速度的变化率,通常用a表示。
加速度也可正可负,正表示加速运动,负表示减速运动。
平均加速度的定义是速度变化量与时间的比值,即a=Δv/Δt;瞬时加速度则是极限过程中的加速度。
二、动力学的基本概念动力学是研究物体运动中作用力和物体运动规律的物理学分支,它关注物体所受的力以及这些力对物体运动的影响。
动力学通过牛顿定律描述物体的运动规律,并研究力的产生和作用。
1. 牛顿第一定律:牛顿第一定律也被称为惯性定律,它表明物体在受力为零时保持静止或匀速直线运动的状态。
2. 牛顿第二定律:牛顿第二定律描述了物体运动时力与加速度的关系,它可以表达为F=ma,其中F是物体所受的合力,m是物体的质量,a是物体的加速度。
根据这个定律,物体的加速度与它所受的力成正比,与它的质量成反比。
3. 牛顿第三定律:牛顿第三定律表明作用力与反作用力大小相等、方向相反且作用于不同的物体上。
这个定律也被称为作用与反作用定律,它说明力是一对相互作用的力。
三、运动学和动力学的区别尽管运动学和动力学都研究物体的运动,但它们关注的角度和内容有所不同。
1. 角度不同:运动学主要从物体自身的运动状态出发,研究物体的位移、速度和加速度等几何性质;动力学则主要从力的作用和物体所受的力的影响出发,研究物体的加速度和受力情况。
运动学与动力学的联系与区别运动学和动力学是物理学中两个重要的分支,它们研究的是物体的运动和力的作用。
虽然它们有一定的联系,但在研究的角度和方法上存在一些区别。
一、运动学运动学是研究物体运动的学科,主要关注物体的位置、速度、加速度等运动状态的描述和分析。
运动学研究的是物体的运动规律,而不涉及物体的受力情况。
在运动学中,我们可以通过描述物体的位移、速度和加速度来了解物体的运动情况。
运动学的基本概念包括位移、速度和加速度。
位移是指物体从一个位置到另一个位置的变化量,可以用矢量来表示。
速度是指物体在单位时间内位移的变化量,可以用矢量表示。
加速度是指物体在单位时间内速度的变化量,也可以用矢量表示。
通过这些概念,我们可以描述物体的运动状态和轨迹。
二、动力学动力学是研究物体运动的原因和规律的学科,主要关注物体的受力情况和力的作用效果。
动力学研究的是物体的运动原因和力的作用,通过分析物体所受的力和力的作用效果,来推导物体的运动规律。
动力学的基本概念包括力、质量和加速度。
力是物体之间相互作用的结果,可以改变物体的运动状态。
质量是物体所具有的惯性和受力效果的度量,是物体对外力的反应程度。
加速度是物体在受力作用下速度的变化率,可以通过牛顿第二定律来描述。
三、联系与区别虽然运动学和动力学是物理学中两个不同的分支,但它们之间存在着一定的联系和区别。
首先,运动学和动力学都是研究物体运动的学科,它们都关注物体的运动状态和运动规律。
运动学描述物体的运动状态,而动力学研究物体的运动原因和力的作用效果。
其次,运动学和动力学在研究的角度上存在一定的区别。
运动学主要关注物体的位置、速度和加速度等运动状态的描述和分析,而不涉及物体的受力情况。
动力学则研究物体的受力情况和力的作用效果,通过分析物体所受的力和力的作用效果,来推导物体的运动规律。
最后,运动学和动力学在研究的方法上也有一定的区别。
运动学主要使用几何和代数的方法来描述和分析物体的运动状态,如位移、速度和加速度。