第六章质点系动力学C
- 格式:pdf
- 大小:6.30 MB
- 文档页数:23
3.2 动量矩定理与动量矩守恒根据质点相对运动动力学基本方程注意:平动坐标系中矢量的绝对导数和相对导数相等(e )(4)相对于动点的动量矩定理iee ii i ir i m Q F F a ++=)()(Ai ie m a Q −=ni m tm A i e i i i ir i ,,2,1)(d )d()()( =−++=a F F v3.2 动量矩定理与动量矩守恒两边叉乘r i ′,并求和(对动点A 取矩)注意到:内力系的主矩等于零;质心计算公式;叉乘性质n i m tm A i e i i i ir i ,,2,1)(d )d()()( =−++=a F F v ()=×′=′=∑∑ir i ir Cii i ie im M m v v r r F[])(d d)(A Ce iiiri iM m ta r Fr v r −×′+×′=×′∑∑是质点系相对动点A是外力系对动点A 的主矩是牵连惯性力的合力对动点A 的力矩注意平动系惯性力合力作用点3.2 动量矩定理与动量矩守恒Ar ir i i m L v r =×′∑ )()(e Ae iiMFr =×′∑ )()(e A A CM Q M a r =−×′d t[∑r i′×m i v ir])(d )(A Ce iiM a r Fr −×′+×′=∑(e )质点系相对动点的动量矩定理=质点系相对动点的动量矩对时间的导数外力系对该点的主矩加在质心上的牵连惯性力的合力对该点之矩+3.2 动量矩定理与动量矩守恒3.2 动量矩定理与动量矩守恒①如果动点为质心C ,则动点的动量矩定理为相对质心的动量矩定理)(d d )(e A e A Ar tQ M M L +=3.2 动量矩定理与动量矩守恒②如果a A = 0,则③如果A 点的加速度方向通过质心,则)(d d )(e A e A Ar tQ M M L +=)(d d e A Ar tM L =)(d d e AAr tM L =3.2 动量矩定理与动量矩守恒④对质心的动量矩守恒定律则对质心的动量矩守恒)(d d e CCr tM L =0)(=e CM()=e Cz M cL =cr constL cz =3.2 动量矩定理与动量矩守恒【例】质量为m半径为r的均质圆盘从静止开始,沿倾角为θ的斜面无滑动的滚下。
2 质点力学的运动定律守恒定律2.1直线运动中的牛顿运动定律1. 水平地面上放一物体A,它与地面间的滑动摩擦系数为μ.现加一恒力F如图所示.欲使物体A有最大加速度,则恒力F与水平方向夹角θ 应满足(A) sinθ =μ.(B) cosθ =μ.(C) tgθ =μ.(D) ctgθ =μ.答案:(C)参考解答:按牛顿定律水平方向列方程:,)sin(cos amFgmFAA=--μθθ显然加速度a可以看作θ的函数,用高等数学求极值的方法,令,0dd=θa,有.μθ=tg分支程序:凡选择回答错误的,均给出下面的进一步讨论:1.一质量为m的木块,放在木板上,当木板与水平面间的夹角θ由00变化到090的过程中,画出木块与木板之间摩擦力f随θ变化的曲线(设θ角变化过程中,摩擦系数μ不变).在图上标出木块开始滑动时,木板与水平面间的夹角θ0,并指出θ0与摩擦系数μ的关系.(A) 图(B)正确,sinθ0 =μ.(B) 图(A)正确,tgθ 0=μ.FθA答案: (B)参考解答:(1) 当θ较小时,木块静止在木板上,静摩擦力;sin θmg f =(正确画出θ为0到θ 0之间的f -θ 曲线)(2) 当θ=θ 0时 (tg θ 0=μ),木块开始滑动; (3) 0θθ>时,滑动摩擦力,cos θμmg f =(正确画出θ为θ 0到90°之间的f -θ曲线) .2.2曲线运动中的牛顿运动定律1. 如图所示,假设物体沿着竖直面上圆弧形轨道下滑,轨道是光滑的,在从A 至C 的下滑过程中,下面哪个说法是正确的?(A) 它的加速度大小不变,方向永远指向圆心. (B) 它的速率均匀增加. (C) 它的合外力大小变化,方向永远指向圆心. (D) 它的合外力大小不变. (E) 轨道支持力的大小不断增加. 答案: (E)参考解答:根据牛顿定律法向与切向分量公式:.dtd ,2υυm F R m F t n == .cos ,sin θθmg F mg N F t n =-= 物体做变速圆周运动,从A 至C 的下滑过程中速度增大,法向加AROθC速度增大。
质点系动力学在物理学中,质点系动力学是研究物体间相互作用的力以及物体运动轨迹的学科。
本文将讨论质点系动力学中的一个重要概念:刚体运动规律及转动动能定理。
刚体运动规律刚体是一个比较理想化的物理模型,假设物体的形状和大小在运动过程中保持不变。
根据刚体运动规律,刚体在外力作用下会发生运动,根据牛顿第二定律,刚体的运动状态取决于作用在刚体上的合力。
刚体的运动可分为平动和旋转两种类型。
在平动运动中,刚体整体沿直线或曲线运动;而在旋转运动中,刚体绕固定轴线旋转。
根据刚体运动规律,刚体的运动轨迹可以用运动学方程描述,运动方程中包含了速度、加速度等因素。
转动动能定理转动动能定理是描述刚体绕固定轴线旋转动能变化的重要定理。
根据转动动能定理,刚体旋转过程中的动能变化等于作用在刚体上的转动力做功的总和。
假设有一个质量为m、半径为r的刚体,绕垂直轴线(转动惯量为I)旋转。
根据转动动能定理,刚体的转动动能变化ΔK等于转动力做的功W。
转动动能的变化由以下公式给出:ΔK = W = τθ其中,τ为转动力矩,θ为转动角度。
转动角度与角速度的关系为θ = ωt,因此转动动能变化ΔK还可以表示为ΔK = τωt。
结论通过以上讨论,我们了解了质点系动力学中的刚体运动规律以及转动动能定理。
刚体运动规律可以帮助我们理解物体在运动过程中的轨迹和状态变化,而转动动能定理则为解释物体旋转运动提供了重要定量关系。
深入研究质点系动力学中的这些概念,有助于我们更好地理解物体的运动规律和相互作用过程。
在质点系动力学的研究中,刚体运动规律及转动动能定理是重要的基础知识,对于进一步探索物体间相互作用和运动规律具有重要意义。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解质点系动力学中的这一部分内容,激发对物理学的兴趣和探索。