清华大学物理课件--------力学.第2章.运动与力.ppt
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1、1,第二章 运动与力,2,2.1 牛顿运动定律,2.2 SI单位和量纲,2.3 常见的几种力,2.4 基本的自然力,2.5 牛顿定律应用举例,2.6 非惯性系中的动力学问题,第二章 运动与力,3,4,5,对牛顿定律的说明:,1. 牛顿定律只适用于惯性系;,2. 牛顿定律使用对象是质点。,一般物体可看,成质点的集合,,故牛顿定律具有普遍意义。,8,2.3 常见的几种力 (自学书第二章2.2节),2.4 基本的自然力 (自学书第二章2.3节),9,2.5 牛顿定律应用举例,m,mg,z,r,N,已知:桶绕 z 轴转动, 恒定, 水相对桶静止。,求:水面形状(z r 关系),解:, 选对象(隔离体
2、):,任选表面上一小块水 m ;, 看运动:,m 作匀速率圆周运动,, 查受力:,受重力 及其余水的压力 ,,10, 列方程:,z 方向:,r 方向:,几何关系:,(3),(1)(2)(3)得:,分离变量:,两边积分:,(1),(2),11,解得:,(旋转抛物面),则由旋转前后水的体积不变,,得:,设不旋转时水深为 h,桶半径为 R ,,有:,12, 验结果:, 量纲分析:, = T1,r = L,g = LT2,正确, 特殊情形:, = 0,有 z = z0 = h,,正确, 变化趋势:,r 一定时, (z-z0) ,,合理,注意:除动力学方程外,常需补充运动学方 程,或几何约束方程,如前面
3、(3)式。,13,2.6 非惯性系中的动力学问题,牛顿定律只适用于惯性系:,必须修改牛顿定律使之适用于非惯性系。,自然界不存在理想的惯性系:,S :牛顿定律成立,S :牛顿定律不成立,地面参考系:,地心参考系:,太阳参考系:,对S 运动,地球绕太阳公转,太阳绕银河系公转,对S 静止,S,14,一. 平动非惯性系中的牛顿第二定律,S :,由,得,S :,设:S 是惯性系, S 是平动非惯性系,( S 系中牛II律不成立),15,定义平移惯性力:,则在平动非惯性系 S 中有:, 平动非惯性系中的牛II定律,对平动非惯性系中的动力学问题,只要引入 平移惯性力,即可应用牛顿定律。, 平动非惯性系加速度
4、,16,惯性力是由于参考系加速运动引起的附加力, 本质上是物体惯性的体现,不是物体间相互 作用力,没有反作用力,但有真实效果。,离敌舰 4000 码斜向攻击发射 4 枚使敌舰停航,,离敌舰 875 码垂直攻击发射 11 枚均未爆炸!,【例】二战时期美国 Tinosa 号潜艇曾携带 16 枚鱼雷 在太平洋海域作战:,S,分析:,近距、垂直, 滑块受摩擦力大, 雷管不能被触发, a0 大, F0 大,17,(1)M 系中观察, m 作速率为 v 的 匀速圆周运动。,M 自由下滑后,m 对地面的运动情况,分两步讨论:,(2)M 对地作自 由落体运动。,m 对地面的运动是(1)、(2) 两种运动的叠加
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