力学中常见的几种力.ppt

第2章牛顿运动定律,1,一、万有引力,质量为m1、m2，相距为r的两质点间万有引力大小为,用矢量表示为,2.2力学中常见的几种力,第2章牛顿运动定律,2,依据万有引力定律定义的质量叫引力质量。常见的用天平称量物体的质量，实际上就是测引力质量；依据牛顿第二定律定义的质量叫惯性质量。实验表明：对同一物体来说，两种质量总是相等。,说明,(2)万有引力定律只直接适用于两质点间的相互作用。,第2章牛顿运动定律,3,如图所示，一质点m旁边放一长度为L、质量为M的杆，杆离质点近端距离为l。,解,例,该系统的万有引力大小。,求,当lL时,杆与质点间的万有引力大小为,质点与质量元间的万有引力大小为,第2章牛顿运动定律,4,(3)重力是地球对其表面附近物体万有引力的分力。,为物体所处的地理纬度角,设地球半经为R，质量为M，物体质量为m，考虑地球自转后物体重力为,伽利略比萨斜塔实验结论：任何时刻在地球上任意地点所有自由落体获得地重力加速度都是相等,引力质量惯性质量爱因斯坦创立广义相对论的实验基础,第2章牛顿运动定律,5,二、弹性力,当两宏观物体有接触且发生微小形变时，形变的物体对与它接触的物体会产生力的作用，这种力叫弹性力。,在形变不超过一定限度内，弹簧的弹性力遵从胡克定律。,绳子在受到拉伸时，其内部也同样出现弹性张力。,形变的物体对与它接触的物体产生弹力。,第2章牛顿运动定律,6,设绳子MN两端分别受到的拉力为和。,M,N,P,想象把绳子从任意点P切开，使绳子分成MP和NP两段，其间的作用力大小T叫做绳子在该点P的张力。如图所示。,设绳子以垂直加速度运动，绳子质量线密度为，则其上任一小段l满足如下方程：,l,由方程看出：一般情况下，绳子上各处的张力大小是不相等的，但在绳子的质量可以忽略不计时，绳子上各处的张力相等。,第2章牛顿运动定律,7,三、摩擦力,当两相互接触的物体彼此之间保持相对静止，且沿接触面有相对运动趋势时，在接触面之间会产生一对阻止上述运动趋势的力，称为静摩擦力。,1.静摩擦力,说明,静摩擦力的大小随引起相对运动趋势的外力而变化。最大静摩擦力为fmax=0N,2.滑动摩擦力,两物体相互接触，并有相对滑动时，在两物体接触处出现的相互作用的摩擦力，称为滑动摩擦力。,(0为最大静摩擦系数，N为正压力),(为滑动摩擦系数),当压力逐渐增大时,第2章牛顿运动定律,8,3.物体运动时的流体阻力,当物体穿过液体或气体运动时，会受到流体阻力，该阻力与运动物体速度方向相反，大小随速度变化。,(1)当物体速度不太大时，流体为层流，阻力主要由流体的粘滞性产生。这时流体阻力与物体速率成正比。,(2)当物体穿过流体的速率超过某限度时（低于声速），流体出现旋涡，这时流体阻力与物体速率的平方成正比。,(3)当物体与流体的相对速度提高到接近空气中的声速时，这时流体阻力将迅速增大。,第2章牛顿运动定律,9,四、SI单位和量纲,采用国际单位制(SI),力学中基本量：时间：秒（s），长度：米（m），质量：千克（kg）导出单位：速度，加速度，力,量纲：它可表示任一物理量与基本量间的关系。,M、L、T是表示质量、长度、时间的量纲。,是铯133原子基态的两个超精细能级间跃迁相对应的辐射的9192631770个周期所持续的时间。1967年国际计量大会,秒：,是1/299792458的时间间隔内光在真空中行程的长度。1983年国际计量大会,米：,第2章牛顿运动定律,10,时间,空间,