Галерея диаграмм связей Глава 3. Импульс, Закон движения Ньютона, Закон сохранения импульса
Это мысленная карта, посвященная главе 3 «Импульс», «Закону движения Ньютона» и «Закону сохранения импульса». Включает в себя движение ракет, применение законов движения Ньютона, инертной массы и импульса и т. д.
Отредактировано в 2023-11-02 19:55:16Глава 3. Импульс, ньютоновское движение закон, закон сохранения импульса
3.5 Динамика в неинерциальных системах отсчета
Сила инерции в системе отсчета линейного ускорения
В неинерциальной системе линейного движения сила инерции F*, действующая на частицу, противоположна ускорению а неинерциальной системы отсчета и равна произведению массы m частицы на ускорение а неинерциальная система отсчета, т.е.
Проявление: наклон вперед и назад, избыточный вес и невесомость, приливно-отливные явления.
Центробежная сила инерции (P77)
Условие: неинерциальная система отсчета, вращающаяся с постоянной скоростью относительно инерциальной системы отсчета.
Кинетические уравнения:
Проявление: кажущаяся гравитация, потеря веса (Южная Африка направляется к экватору).
сила Кориолиса
Условие: Частица движется относительно вращающейся системы отсчета.
Кинетические уравнения:
Ускорение Кориолиса не вызвано силой Кориолиса.
Ускорение Кориолиса наблюдается в инерциальной системе отсчета.
Сила Кориолиса наблюдается во вращающихся неинерциальных системах отсчета.
Отражение: вращение Земли, северо-восточные пассаты, образование тайфунов, Падающий на восток (Северное полушарие), омываемый реками.
Сила Кориолиса в северном полушарии: если смотреть по направлению движения объекта, он всегда указывает вправо. Обратное верно для Южного полушария.
3.7 Теорема об импульсе системы частиц и теорема о движении центра масс
Теорема об импульсе системы частиц
Система частиц: Система, состоящая из нескольких взаимодействующих частиц.
Внутренняя сила: сила взаимодействия между частицами в системе.
Внешняя сила: сила, действующая другими объектами вне системы на любую частицу в системе.
Только внешние силы способствуют общему изменению импульса системы. Внутренние силы не способствуют общему изменению импульса системы. Но внутренние силы играют роль в распределении импульса внутри системы.
теорема об импульсе
Дифференциальная форма:
Форма баллов:
Второй закон Ньютона применим только к частицам. Теорема об импульсе применима как к частицам, так и к системам частиц.
Теорема о движении центра масс
центроид
В системе частиц существует особая точка C, пусть
В декартовой системе координат координаты центра масс равны
Центр масс должен находиться на линии, соединяющей m1 и m2, А расстояние между центром масс и каждой частицей обратно пропорционально массе частицы.
Вектор положения центра масс связан с выбором начала координат. Однако взаимное расположение центра масс и каждой частицы системы не имеет никакого отношения к выбору начала координат.
Теорема о движении центра масс
Центр масс ведет себя так же, как точка массы.
Движение центра масс зависит только от внешних сил, внутренние силы не влияют на движение центра масс.
Применение: фейерверки, падение чайника, двойные звезды, система Земля-Луна, система Солнце-Земля-Луна.
Импульс системы частиц относительно центра масс системы
Система координат центра масс: с центром масс в качестве начала координат ось координат всегда параллельна базовой системе отсчета.
Импульс системы частиц относительно системы координат центра масс всегда равен нулю.
3.8 Закон сохранения импульса
Закон сохранения импульса системы частиц
состояние
Система не подвержена действию внешних сил – изолированная система, импульс сохраняется.
Внутренняя сила системы является импульсной, и когда размер внешней силы ограничен, Внешние силы часто можно игнорировать, и импульс системы сохраняется.
Закон сохранения импульса справедлив для всех инерциальных систем. Однако при решении конкретных задач импульс каждой частицы должен быть относительно одной и той же инерциальной системы.
Проекция сохранения импульса вдоль некоторой оси координат
Сохранение импульса может сохраняться в определенном направлении.
3.9 Движение ракеты
3.6 Теорема об импульсе, выраженном через импульс
импульс силы
Элемент импульса силы внутри dt
Направление импульса элемента и силы одинаково.
Импульс силы на интервале времени t-t0
Направление: направление векторной суммы импульсов элементов.
средняя сила
определение:
Импульс средней силы:
Направление суммарного импульса совпадает с направлением средней силы.
Теорема об импульсе, выраженная через импульс
Направление импульса: направление приращения скорости.
3.4 Применение законов движения Ньютона
линейное движение частицы
Линейное движение под действием переменной силы
Если известно кинематическое уравнение силы, требуется интегральный расчет.
Кинетические уравнения:
Криволинейное движение частицы
Формула компонента динамики частиц
——Нормальная сила (алгебраическая сумма проекций каждой силы в нормальном направлении)
—— Тангенциальная сила (алгебраическая сумма проекций каждой силы в тангенциальном направлении)
круговое движение
баланс материи
Условие равновесия частицы: когда частица находится в равновесии, результирующая сила, действующая на частицу, равна нулю.
Уравнение равновесия частиц:
3.3 Активные и пассивные силы
главная сила
гравитация и вес
Г=мг
Сила упругости пружины
F=кх
сила электростатического поля
F=qE
сила Лоренца
Пассивная сила и связывающая сила
натяжение веревки
Опорная сила опорной поверхности
Трение
3.2 Инерционная масса и импульс
инерционная масса
Масса – это мера инерции
Операциональное определение качества:
В классической механике масса является постоянной величиной.
В релятивистской механике масса увеличивается со скоростью, т.е.
Импульс, скорость изменения импульса и силы
импульс
Определение: произведение массы частицы на ее скорость.
Когда воспринимающий силу объект рассматривается как частица, силу можно измерить по скорости изменения импульса воспринимающего силу объекта.
Теорема точки об импульсе
Скорость изменения импульса частицы во времени равна векторной сумме сил, действующих на частицу
(Дифференциальная форма теоремы о импульсе) Это первоначальная форма закона Ньютона, который также верен и в теории относительности.
Законы движения Ньютона
второй закон Ньютона
Область применения: инерциальная система отсчета, частицы и низкоскоростные макроскопические объекты.
Третий закон Ньютона
Система отсчета не обязательно должна быть инерциальной.
Третий закон Ньютона на самом деле является эквивалентным выражением закона сохранения импульса в классической механике.
Принцип относительности Галилея
Любая инерциальная система отсчета равна или равна перед динамическими законами Ньютона.
Для описания законов механики все инерциальные системы эквивалентны.
3.1 Первый закон Ньютона и инерциальная система отсчета
Первый закон Ньютона: изолированная частица покоится или движется прямолинейно с одинаковой скоростью.
инерциальная система отсчета
Система отсчета относительно изолированной частицы, которая находится в состоянии покоя или движется по равномерной прямой линии.
Система отсчета, движущаяся по прямой с постоянной скоростью относительно инерциальной системы отсчета.