质点动力学ppt课件

第2章 质点动力学,惯性定律 惯性系,质量 动量,牛顿第二定律和牛顿第三定律,冲量动量定理,力学单位制 量纲,惯性定律 惯性系,惯性定律 惯性系,惯性定律,任何物体将保持静止或匀速直线运动状态，直到外力迫使其改变这种状态为止。牛顿第一定律,惯性,物体保持运动状态不变的属性。,惯性系,在某参照系中，若自由质点保持静止或匀速直线运动状态，该参照系为惯性系。,严格说，太阳地球均不是惯性系，但由于它们的加速度的量级不大，当研究的范围不大，时间不长可以将它们近似为惯性系。,所有相对于惯性系匀速直线运动的参照系均为惯性系,动量 动量守恒,惯性质量：惯性是指物体运动状态改变的难易程度，其定量表示为物体质量。从数值上，指物质量的多少，或者所含分子、原子的多少。m,惯性的定量描述,对于两个质点组成的系统，若作用在该体系的外力矢量和为零，则该体系动量守恒。,动量,牛顿第二定律和牛顿第三定律,牛顿第二定律,力是改变物体运动状态的原因,合力等于物体动量的改变率,牛顿第二定律的原始表示,经典力学、相对论力学均适用,经典力学质量不变，有,牛顿第三定律,作用力与反作用力等大反向，作用在一条直线上。即,同时性，实时,同性质,作用力,反作用力,同值，同线，反向,例2-1 一质点质量m，在力F=mg(12t+4)的作用下沿一直线运动，已知t=0时，v=v0 ,x=x0,求该质点任意时刻的速度和位置表达式。,解：根据牛顿第二定律有,因为,有,积分,根据坐标与速度关系得,积分,例22 球形物体在空气中的阻力与其速度成正比，求其在下落过程中的速度。,mg,bv,解：,t,v,vT,vT=mg/b,冲量 动量定理,质点的动量定理,动量的增量等于合力的冲量。,力的时间累积,冲量 动量定理,Foucault Pendulum,求绕一周绳中拉力的冲量。,显然，T的大小方向都在变。,Foucault Pendulum,Foucault Pendulum,The first public exhibition of a Foucault pendulum took place in February 1851 in the Meridian Room of the Paris Observatory. A few weeks later, Foucault made his most famous pendulum when he suspended a 28-kg bob with a 67-metre wire from the dome of the Panthon in Paris. The plane of the pendulums swing rotated clockwise 11 per hour, making a full circle in 32.7 hours.,Foucault Pendulum,The experimental apparatus consists of a tall pendulum free to oscillate in any vertical plane. The direction along which the pendulum swings rotates with time because of Earths daily rotation.,质点系动量定理,F12,F21,F1,F2,合外力的冲量等于质点系总动量的增量,质点系动量守恒定律,质点系动量定理,若,则,说明：, 作用于系统内所有质点外力的矢量和为零。, 外力矢量和不为零，但内力很大。, 外力矢量和不为零，但某一分量为零。,例2-4 一静止的原子核衰变时放出一电子和中微子后形成一新的原子核。已知电子和中微子的运动方向互相垂直，且动量分别为pe=1.210-22 kgm/s；p=6.410-23 kgm/s.求新原子反冲动量。,解：根据动量守恒,例2-5一质量为M的板车上有一质量为m的人从一边跑到另一边，若车与地面无摩擦，车长为L，求人、车对地面分别走多远？,解：设车向右走x车。则人相对地面走L-x车.若用时间为t,根据动量守恒定理有：,力学单位制 量纲,基本单位与导出单位,基本物理量：长度，质量，时间,导出量:速度，动量，力,基本单位：米(m)，千克(kg)，秒(s),导出单位: m/s，kgm/s，kgm/s2(N),将一个物理量Q表示为基本量的幂次之积的表达式：Q=LMT，称为该物理量对选定的一组基本量的量纲。, 量纲指数。,量纲(dimension)：,如速度：v=s/t=LT-1,力学单位制 量纲,量纲积Q可以用来作不同单位制之间的单位换算。 物理量的量纲还可以用来检验公式、方程的正确性。因为只有量纲相同的量才能相加、相减和用等号相连接。,若量纲积内基本量的量纲指数均为零，则称为无量纲积或无量纲物理量。无量纲物理量的数值与所选用的单位制无关，用纯数表示。,作业：P37,14,20,21,22,