大学物理第2章质点动力学.ppt

2000-3-5,DUT余虹,1,大学物理助学,大连理工大学物理系,PHYH,余虹,2000-3-5,DUT余虹,2,关于牛顿第2定律的说明：,说明：牛顿的绝对时空观认为：t、m都是与参考系无关的量。,第2章质点和质点系动力学,2.1牛顿运动定律和惯性系,动量,2000-3-5,DUT余虹,3,解题步骤及注意事项：,1、分析力，一个不多，一个不少；,2、选定坐标系按牛顿定律列方程；,3、解方程。先字母，后代数，结果有单位；,4、分析讨论所得结果。,2000-3-5,DUT余虹,4,已知传送带与砖之间的摩擦系数s，砖块质量m，皮带倾角，求：匀速运砖时，皮带和砖块间的静摩擦力。,解：1、分析力；,2、建坐标系；,3、根据牛顿定律建立方程。,砖块有下滑的趋势，摩擦力沿斜面向上，当fsNs,砖与皮带间有相对运动。,思考：若皮带加速运动，想保证砖与皮带间无相对运动，加速度不可超过多大？,例题,2000-3-5,DUT余虹,5,地心参考系，公转加速度a0.6cms-2,太阳参考系，绕银河系加速度a310-8cms-2,地面参考系，自转加速度a3.4cms-2,牛顿定律成立的参考系是惯性系，相对惯性系做匀速运动的参考系都是惯性系。,2.2惯性系和惯性l力,相对地面作加速运动的车、旋转平台等不是惯性系。,一、惯性系,2000-3-5,DUT余虹,6,结论可推广到转动参考系。,需要在非惯性系研究问题，寻找适用的定律。,有了惯性力，非惯性系中牛顿定律在形式上成立！,S:,成立,定义惯性力,2000-3-5,DUT余虹,7,2000-3-5,DUT余虹,8,例题,已知人的质量m=60kg。(1)a=0；(2)a=0.5ms-2上升；(3)a=0.5ms-2下降，分别求台秤的读数。,解台秤的读数表示人体对其的压力N,mg,2000-3-5,DUT余虹,9,在地球表面测量万有引力,测量得到的重力加速度值,理论计算重力加速度值,w,赤道：=0,极地：ai=0,2000-3-5,DUT余虹,10,估算地球转速增大到目前转速的多少倍时赤道处的物体会飞离地球？,解分析：飞离地球惯性离心力大于万有引力,现在地球自转角转速度,例题,2000-3-5,DUT余虹,11,合外力的冲量,动量的增量,动量定理,1、在非惯性系中合外力包括惯性力；,2、可写成分量式求解，,2.3动量定理,一、质点的动量定理,说明,2000-3-5,DUT余虹,12,t1,t2,F,I,0,F,t,二、平均冲力,2000-3-5,DUT余虹,13,篮球m=1kg，相对以v=6ms-1=60o撞在篮板上，设碰撞时间t=0.01s求：篮板受到的平均作用力。,解：球受力,x,y,v1,v2,=600N,=0,篮板受平均作用力。,例题,2000-3-5,DUT余虹,14,内力不影响总动量,总动量,三、质点系的动量定理,2000-3-5,DUT余虹,15,动量守恒定律,可应用于任何一个分量,四、动量守恒定律,2000-3-5,DUT余虹,16,已知船的质量M=300kg,人的质量m=60kg,开始船速V1=2ms-2，人跳离后,船速V2=1ms-1求：起跳时人相对于船的水平速度v人-船。,分析：,跳前,水平方向总动量,水平方向动量守恒,例题,解,？,2000-3-5,DUT余虹,17,v+dv,速度增量,质量比,u,增大单级火箭的末速度,用高能推进剂,有限,u喷气速度气体相对火箭的速度,2.4火箭飞行原理,采用多级火箭！,2000-3-5,DUT余虹,18,二、火箭的推力,以dt时间被喷出的气体dm为系统,气体受到冲量,火箭受推力,被喷出的气体与火箭之间的作用力。,气体受推力,2000-3-5,DUT余虹,19,2.5质心运动定理,一、质心位置,2000-3-5,DUT余虹,20,质心的运动只与系统所受的合外力相关。,二、质心运动定理,2000-3-5,DUT余虹,21,xc,x1,x2,x,0,已知：质量m=50kg的人从质量M=200kg长l=4m的船头行至船尾，问：船行d=？,（l-d）,=0.8m,例题,2000-3-5,DUT余虹,22,力矩,方向：右手定则,单位：Nm,大小：,角动量,角动量守恒定律,2.6角动量定理,一、质点的角动量定理,2000-3-5,DUT余虹,23,已知光滑的桌面上质量m的球以v1的速度作半径为r1的匀速圆周运动，问：当穿过小孔的绳子将桌面上的绳子拉成r2时v2=？,解：力通过转轴力矩为0角动量守恒,例题,2000-3-5,DUT余虹,24,角动量守恒定律,二、质点系的角动量定理,2000-3-5,DUT余虹,25,1、L方向不变轨道面是平面,讨论行星运动,2、L=rmvsin=常量,r远v远=r近v近,矢径单位时间行扫过的面积是常量,r远r近,v远v近,与在一直线上,例题,在近日点与远日点sin=1,rvsin=常量,S=常量,2000-3-5,DUT余虹,26,00,/2m1且v20=0,1弹回,2不动,2000-3-5,DUT余虹,39,2.11航天器的宇宙速度,一、第1宇宙速度,二、第2宇宙速度,要飞离地球必须,2000-3-5,DUT余虹,40,三、第3宇宙速度从地面发射的航天器，能够飞离太阳的引力范围，所需要的相对地球的最小速度。,（1）只考虑太阳的引力,