质点动力学简
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质点动力学知识点总结质点动力学是物理学中非常重要的一个分支,它研究的是质点在力的作用下的运动规律。
在质点动力学中,我们通常假设质点的大小可以忽略不计,只考虑它的位置和速度,这样我们就可以用简单的数学模型描述质点的运动。
在本文中,我们将系统地总结质点动力学的一些基本知识点,包括质点的运动方程、牛顿运动定律、动量和能量等。
希望本文可以帮助读者更好地理解质点动力学的基本概念和原理。
一、质点的运动方程质点的运动可以用位置矢量 r(t) 来描述,它随时间 t 的变化可以用速度矢量 v(t) 来表示。
根据牛顿第二定律 F=ma,质点的运动方程可以写成:m*a = F,其中 m 是质点的质量,a 是质点的加速度,F 是作用在质点上的力。
根据牛顿运动定律,我们可以利用力学原理得到质点在外力作用下的运动规律。
二、牛顿运动定律牛顿运动定律是质点动力学的基础,它包括三条定律:1. 第一定律:物体静止或匀速直线运动时,外力平衡。
这是牛顿运动定律中最基本的一条定律,也是质点动力学的基础。
2. 第二定律:力的大小与加速度成正比,方向与加速度的方向相同。
这条定律描述了质点在外力作用下的加速度与力的关系,是质点动力学的重要定律之一。
3. 第三定律:作用力与反作用力大小相等,方向相反,且作用在不同物体上。
这条定律描述了两个物体之间的相互作用,也是质点动力学中不可或缺的定律之一。
三、动量动量是质点运动的另一个重要物理量,它定义为质点的质量 m 乘以它的速度 v,即 p=m*v。
根据牛顿第二定律 F=dp/dt,我们可以推导出动量的变化率与外力的关系,从而得到动量守恒定律。
动量守恒定律是质点动力学中非常重要的一个定律,它描述了在没有外力作用下,质点的动量将保持不变。
根据动量守恒定律,我们可以在实际问题中很方便地利用动量守恒来解决问题。
四、能量能量是质点动力学中另一个重要的物理量,它定义为质点的动能和势能的总和。
动能是质点由于速度而具有的能量,它和质点的质量和速度有关;势能是质点由于位置而具有的能量,它和质点的位置和作用力有关。
工程力学动力学知识点梳理工程力学中的动力学是研究物体机械运动与作用力之间关系的学科分支。
它对于理解和解决各种实际工程问题具有重要意义。
下面让我们一起来梳理一下工程力学动力学中的关键知识点。
一、质点动力学的基本概念首先要了解的是质点的概念。
质点是指在研究物体的运动时,如果物体的大小和形状对研究结果的影响可以忽略不计,就可以把物体看作一个只有质量而没有大小和形状的点。
力是使物体运动状态发生改变的原因。
力的三要素包括大小、方向和作用点。
在动力学中,常见的力有重力、弹力、摩擦力等。
加速度是描述物体速度变化快慢的物理量。
加速度与力之间存在着直接的关系,这就是牛顿第二定律:物体所受的合力等于物体的质量乘以加速度,即$F = ma$。
二、动量定理动量是物体质量与速度的乘积,用$p = mv$ 表示。
动量定理指出,合外力的冲量等于物体动量的增量。
冲量则是力在时间上的累积,用$I = F \Delta t$ 表示。
通过动量定理,可以方便地分析和解决一些碰撞、冲击等问题。
例如,在两个物体的碰撞过程中,通过计算动量的变化,可以了解碰撞前后物体速度的变化情况。
三、动量守恒定律如果一个系统所受的合外力为零,那么这个系统的总动量保持不变,这就是动量守恒定律。
在实际应用中,动量守恒定律常用于分析爆炸、反冲等问题。
比如火箭发射,燃料燃烧产生的气体向后喷出,从而使火箭向前运动,整个过程中动量守恒。
四、动能定理动能是物体由于运动而具有的能量,用$E_k =\frac{1}{2}mv^2$ 表示。
动能定理表明,合外力对物体所做的功等于物体动能的增量。
利用动能定理,可以简便地计算物体在不同力作用下速度的变化,或者求出力所做的功。
五、机械能守恒定律在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以相互转化,而总的机械能保持不变,这就是机械能守恒定律。
例如,物体在自由落体运动中,重力势能不断减少,动能不断增加,但机械能始终守恒。
六、刚体的定轴转动刚体是指在运动过程中形状和大小都不发生变化的物体。
第8章质点动力学
[例8-1]桥式起重机跑车吊挂一质量为m的重物,沿水平横梁作
ν
匀速运动,速度为,重物中心至悬挂点距离为l。
突然刹车,
重物因惯性绕悬挂点O向前摆动,求钢丝绳的最大拉力。
解:1)以重物为研究对象2)受力分析mg
F T
a n a t 3)运动分析4)牛顿第二定律
ϕ
sin mg ma t −=ϕ
cos mg F ma T n −=∑=t
t F ma ∑=n
n F ma 5)补充方程
ϕsin mg dt
dv
m −=ϕcos 2
mg F l
v
m T −=
mg
F T
a n a t ϕsin mg dt
dv
m −=ϕcos 2
mg F l
v
m T −=0<dt
dv 重物减速
=ϕ0
max v v =max
T T , 0F F ==时ϕ)
1(20
max
T gl
v
mg F +=
a n
F N
a t
a n
ma
mg
F N
a t a n
mg
O
解释非惯性系一些物理现象
飞机急速爬高时
飞行员的黑晕现象
爬升时:a > 5g
惯性参考系——地球
非惯性参考系——飞机
动点——血流质点
牵连惯性力向下,从心脏流向头部的血流受阻,造成大脑缺血,形成黑晕现象。
飞行员的黑晕与红视现象
在北半球的弹道偏右;在南半球的弹道偏左
a
C
F
IC。