第一章 质点力学
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第一章 质点力学矿山升降机作加速度运动时,其变加速度可用下式表示:⎪⎭⎫ ⎝⎛-=T t c a 2sin1π 式中c 及T 为常数,试求运动开始t 秒后升降机的速度及其所走过的路程。
已知升降机的初速度为零。
解 :由题可知,变加速度表示为⎪⎭⎫ ⎝⎛-=T t c a 2sin1π 由加速度的微分形式我们可知dtdv a =代入得 dt T t c dv ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=2sin 1π 对等式两边同时积分dt T t c dv t v⎰⎰⎪⎭⎫⎝⎛-=002sin 1π 可得 :D T t c T ct v ++=2cos 2ππ(D 为常数)代入初始条件:0=t 时,0=v , 故c T D π2-=即⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=12cos 2T t T t c v ππ 又因为dtds v =所以 =ds dt T t T t c ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+12cos 2ππ 对等式两边同时积分,可得:⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛-+=t T t T T t c s 2sin 22212πππ 直线FM 在一给定的椭圆平面内以匀角速ω绕其焦点F 转动。
求此直线与椭圆的焦点M 的速度。
已知以焦点为坐标原点的椭圆的极坐标方程为()θcos 112e e a r +-=式中a 为椭圆的半长轴,e 为偏心率,常数。
解:以焦点F 为坐标原点题1.8.1图则M 点坐标 ⎩⎨⎧==θθsin cos r y r x 对y x ,两式分别求导⎪⎩⎪⎨⎧+=-=θθθθθθcos sin sin cos r r yr r x 故()()22222cos sin sin cos θθθθθθ r r r r y xv ++-=+=222ωr r+= 如图所示的椭圆的极坐标表示法为()θcos 112e e a r +-=对r 求导可得(利用ωθ= ) 又因为()()221cos 111ea e e a r -+-=θ即 ()rer e a --=21cos θ所以()()2222222221211cos 1sin e r e ar r ea --+--=-=θθ故有 ()2222224222sin 1ωθωr e a r e v +-=()2224221e a r e -=ω()()]1211[2222222e r e ar r e a --+--22ωr +()()⎥⎦⎤⎢⎣⎡--+-⋅-=2222222221121e e ar r r e e a r ω()r r a b r -=2222ω即 ()r a r br v -=2ω(其中()b a e b ,1222-=为椭圆的半短轴)质点作平面运动,其速率保持为常数。
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第一章质点力学(1)笛卡尔坐标系 位置:k z j y i x ++=r速度:k z j y i x dtr d ...v ++== 加速度:k z j y i x dtv d ......a ++== (2)极坐标系坐标:j i e r θθsin cos += j i e θθθcos sin +-= r e r =r 速度:r r .v = .v θθr =加速度:2...θr r a r -= .....2θθθr r a += (3)自然坐标系(0>θd ) 坐标:ds r d e t =θd e d e t n = θρd ds = 速度:t e v v = 加速度:n t e v e v ρ2.a +=(4)相对运动(5)牛顿运动定律 牛顿第一定律:惯性定律 牛顿第二定律:)(a m v m P dtP d dt v d m F ==== 牛顿第三定律:2112F F -= (6)功、能量vF dt rd F dt dW P rFd dA ⋅=⋅=== (7)(7)有心力第二章 质点动力学的基本定理知识点总结: 质点动力学的基本方程质点动力学可分为两类基本问题:. (1) .已知质点的运动,求作用于质点的力; (2) 己知作用于质点的力,求质点的运动。
动量定理 动量:符号动量定理微分形式动量守恒定律:如果作用在质点系上的外力主失恒等于零,质点系的动量保持不变。
即:质心运动定理:质点对点O 的动量矩是矢量mv r J i ⨯= 质点系对点0的动量矩是矢量i ni nii i i v m r J J ∑∑=⨯==1若z 轴通过点0,则质点系对于z 轴的动量矩为∑==ni z z z J M J ][若C 为质点系的质心,对任一点O 有 c c c J mv r J +⨯=02. 动量矩定理∑∑=⨯=⨯=nie i i n i i i i M F r v m r dt d dt dJ )()( 动量矩守恒:合外力矢量和为零,则动量矩为常矢量。