每一天都需要处理大量的文档例如合同计划和备忘录等,要写出自己心仪的文章就要学会使用范文。 了解优秀范文的写作特点可以帮助我们更好地表达自己的观点和思想,你是否正为写范文而犯难呢?我们考虑您的需求对“力学知识点总结”进行了编辑,建议将这篇文章加入你的收藏夹这样方便以后查看!
力学知识点总结(篇1)
高中物理力学知识点总结与归纳(1)
1.力的作用、分类及图示
⑴力是物体对物体的作用,其特点有一下三点:①成对出现,力不能离开物体而独立存在;②力能改变物体的运动状态(产生加速度)和引起形变;③力是矢量,力的大小、方向、作用点是力的三要素。
⑵力的分类:①按力的性质分类;②按力的效果分类。
⑶力的图示:画图的几个关键点①作用点,即物体的受力点;②力的方向,在线的末端用箭头标出;③选定标度,并按大小结合标度分段。
2.重力
⑴产生:①由于地球吸引而产生(但不等于万有引力)。②方向竖直向下。③作用点在重心。
⑵大小:①G=mg,在地球上不同地点g不同。②重力的大小可用弹簧秤测出。
⑶重心:①质量分布均匀的有规则形状物体的重心,在它的几何中心。②质量分布不均匀或不规则形状物体的重心,除与物体的形状有关外,还与质量的分布有关。③重心可用悬挂法测定。④物体的重心不一定在物体上。
3.弹力
⑴产生:①物体直接接触且产生弹性形变时产生。②压力或支持力的方向垂直于支持面而指向被压或被支持的物体;③绳的拉力方向沿着绳而指向绳收缩的方向。
有接触的物体间不一定有弹力,弹力是否存在可用假设法判断,即假设弹力存在,通过分析物体的合力和运动状态判断。
⑵胡克定律:在弹性限度内,F=KX,X-是弹簧的伸长量或缩短量。
4.摩擦力
⑴静摩擦力:①物接触、相互挤压(即存在弹力)、有相对运动趋势且相对静止时产生。②方向与接触面相切,且与相对运动趋势方向相反。③除最大静摩擦力外,静摩擦力没有一定的计算式,只能根据物体的运动状态按力的平衡或F=ma方法求。
判断它的方向可采用“假设法”,即如无静摩擦力时物体发生怎样的相对运动。
⑵滑动摩擦力:①物接触、相互挤压且在粗糙面上有相对运动时产生。②方向与接触面相切且与相对运动方向相反(不一定与物的运动方向相反)②大小f=μFN。(FN不一定等于重力)。
滑动摩擦力阻碍物体间的相对运动,但不一定阻碍物体的运动。
摩擦力既可能起动力作用,也可能起阻力作用。
5.力的合成与分解
⑴合成与分解:①合力与分力的效果相同,可以根据需要互相替代。①力的合成和分解遵循平行四边形法则,平行四边形法则对任何矢量的合成都适用,力的合成与分解也可用正交分解法。③两固定力只能合成一个合力,一个力可分解成无数对分力,但力的分解要根据实际情况决定。
⑵合力与分力关系:①两分力与合力F1 +F2 ≥F≥F1 -F2,但合力不一定大于某一分力。②对于三个分力与合力的关系,它们同向时为最大合力,但最小合力则要考虑其中两力的合力与第三个力的关系,例如3N、4N、5N三个力,其最大合力F=3+4+5=12N,但最小合力不是等于三者之差,而是等于0。
6.在共点力作用下物体的平衡
⑴物体所处状态:①此时物体所受合力=0。②物处于静止或匀速运动状态,即平衡状态。
⑵两平衡力与作用反作用力:①平衡力作用在同一物体上,其效果可互相抵消,它们不一定是同一性质的力;②作用与反作用力分别作用在两不同的物体上,其效果不能互相抵消(其效果要结合各个物体的其他受力情况分析),但必是同一性质的力。
7.物体的受力分析
⑴确定研究对象:①隔离法:研究对象只选一个物体。②整体法:研究对象是几个物体组成的系统。③应用整体法一般要求这几个物体的运动加速度相同,包括系统中各物体均处于平衡状态(当加速度不同时,也可应用)。
⑵作力的示意图(力图):
①选择对象。②按顺序画:一般按重力、弹力、摩擦力的顺序画受力图,应用整体法时系统中各物体间相互作用力(内力)不要画。③注意摩擦力:是否存在,方向如何。④注意效果力:它是由其他的“性质力”如弹力、重力等提供的,不要把这些“效果力”再重复作为一个单独的力参与受力分析。⑤作图准确。
力学知识点总结(篇2)
一、压强 压力:垂直压在物体表面的力(1)有的和重力有关;如:水平面:F=G(2)有的和重力无关。 压力的作用效果:(实验采用控制变量法)跟压力、受力面积的大小有关。 压强:物体单位面积上受到的压力叫压强。 压强公式: ,式中p单位是:pa,压力F单位是:N;受力面积S单位是:㎡ 增大压强方法:(1)S不变,F增大;;(2)F不变,S减小; (3)同时把F增大,S减小。 减小压强方法则相反。
二、液体的压强 液体压强产生的原因:是由于液体受到重力,液体具有流动性。 液体压强特点:(1)液体对容器底和壁都有压强,(2)液体内部向各个方向都有压强;(3)液体的压强随深度增加而增大,在同一深度,液体向各个方向的压强相等;(4)不同液体的压强还跟密度有关系。
液体压强计算:(ρ是液体密度,单位是kg/m3;g=9.8n/kg;h是深度,指液体自由液面到液体内部某点的竖直距离,单位是m。)据液体压强公式: ,液体的压强与液体的密度和深度有关,而与液体的体积和质量等无关。 连通器:上端开口、下部相连通的容器。 连通器原理:连通器如果只装一种液体,在液体不流动时,各容器中的液面总保持相平。 应用:船闸、锅炉水位计、茶壶、下水管道。
三、大气压强证明大气压强存在的实验是马德堡半球实验。 大气压强产生的原因:空气受到重力作用,具有流动性而产生的, 测定大气压强值的实验是:1、托里拆利实验(最先测出):实验中玻璃管上方是真空,管外水银面的上方是大气,是大气压支持管内这段水银柱不落下,大气压的`数值等于这段水银柱产生的压强。2、课堂实验:用吸盘测大气压:(原理:二力平衡F=大气压p=F/s) 测定大气压的仪器是:气压计。常见气压计有水银气压计和无液(金属盒)气压计。 标准大气压:把等于760毫米水银柱的大气压。1标准大气压=760毫米汞柱=1.013×105pa。 大气压的变化:和高度、天气等有关;大气压强随高度的增大而减小;在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压减小100pa。 (沸点与气压关系:一切液体的沸点,都是气压减小时降低,气压增大时升高)。 抽水机是利用大气压把水从低处抽到高处的。在1标准大气压下,能支持水柱的高度约 10.3m高。
四、流体压强与流速的关系 在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。 飞机的升力:飞机前进时,由于机翼上下不对称,机翼上方空气流速大,压强较小,下方流速小,压强较大,机翼上下表面存在压强差,这就产生了向上的升力。
五、浮力 浮力:浸在液体或气体里的物体,都受到液体或气体对它竖直向上的力,这个力叫浮力。 浮力产生的原因:浸在液体中的物体受到液体对它的向上和向下的压力差。 浮力方向总是竖直向上的。 物体沉浮条件:(开始是浸没在液体中) 法一:(比浮力与物体重力大小) (1)F浮 G 上浮(最后漂浮,此时F浮=G) (3)F浮 = G 悬浮或漂浮 法二:(比物体与液体的密度大小) (1) > 下沉;(2)
六、浮力利用 (1)轮船:用密度大于水的材料做成空心,使它能排开更多的水。这就是制成轮船的道理。 排水量:轮船按照设计要求,满载时排开水的质量。排水量=轮船的总质量 (2)潜水艇:通过改变自身的重力来实现沉浮。 (3)气球和飞艇:充入密度小于空气的气体。 (4)密度计:测量液体密度的仪器,利用物体漂浮在液面的条件工作(F浮=G),刻度值上小下大。
看过“2017年静力学知识点总结”的人还看了:
1.【太原科技大学专业排名】
力学知识点总结(篇3)
土力学是土力学中理论与知识的综合体系,是知识形成的一个重要的环节。它在土力学学中是基础课、专业课的主要形式,其内容包括土壤土壤、土石方法、土地利用规划、土地利用规划等多学科,是基础学科的灵魂。在这个过程中,土力学又是一种新的学科。因此,土力学对土力学来说是一个新课程,它的意义在于让全体土力学学生了解土力学在新时代的应用、发展趋势和土力学的科学价值,增进土力学在实践性和专业性的结合,增强土力学科的针对性、时代性和吸引力,从而更好地理解土力学的学科价值,培养土力学生的创新意识和实践精神。
土力学与土力学的区别在于,土力学的学科内容主要有土壤土壤土壤、土石方法的应用、土地利用规划、土地利用规划的研究、土力学与土资源的开发利用等多方面内容。土壤土壤土质的特征在于:不能随便进行土壤利用;不可能随意地使用土壤土壤,也不能随意地使用土壤。土壤中土壤的种类有很多种;其中,不仅仅有不良的土壤、有毒的土壤和有害的土壤,也有不良的土壤。对土壤来说,土壤就是由不良土壤和土地所造成的;土壤的种类很多种,土壤的主要特征在于:不良的土壤是因为土壤是主要的土壤,不能随意地使用土壤;不良的土壤是因为不良的土壤是有害的土壤,不能随便地利用土壤,也不能随便而产生土壤。土壤的种类有很多种,土壤的种类也很多种。对土壤来说,土壤就是由不良土壤和土地所造成的;对土壤来说,土壤就是由不良土壤和土地所造成的;对土壤来说,土壤的种类有很多种。对土壤来说,土壤的种类有很多种,土壤的种类有很多种。对土壤来说,土壤的种类有很多种。土壤的种类有很多种,土壤的种类有很多种,土壤的种类有很多种,土壤的种类有很多种。对土壤来说土壤的种类有很多种。对土壤来说土壤的种类有很多种,土壤的种类有很多种。对土壤来说土壤的种类有很多种。土壤种类有很多种,土壤种类有很多种(主要是地质灾害、地理因素、生态因素、环境因素、生物因素等),种类有很多种。对土壤来说土壤的种类有很多种,土壤的种类有很多种。对土壤来说土壤的种类有很多种,土壤有很多种,土壤的种类有很多种。土壤种类有很多种,土壤种类有很多种,土壤种类有很多种,土壤种类有很多种。对土壤来说土壤的种类有很多种,土壤种类有很多种,土壤种类有很多种;对土壤来说土壤的种类有很多种,土壤种类有很多种,土壤种类有很多种,土壤种类有很多种,土壤种子有很多种。对土壤来说土壤种类有很多种,土壤的种类有很多种。对土壤来说土壤种类有很多种,土壤种类有很多种,土壤种子有很多种,土壤种子有很多种,土壤种子有种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子型。土壤种子种子的种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子种子土壤种子土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土
土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤土壤
力学知识点总结(篇4)
《理论力学》考试知识点
静力学
第一章 静力学基础
1、掌握平衡、刚体、力的概念以及等效力系和平衡力系,静力学公理。
2、掌握柔性体约束、光滑接触面约束、光滑铰链约束、固定端约束和球铰链的性质。
3、熟练掌握如何计算力的投影和平面力对点的矩,掌握空间力对点的矩和力对轴之矩的计算方法,以及力对轴的矩与对该轴上任一点的矩之间的关系。
4、对简单的物体系统,熟练掌握取分离体并画出受力图。第二章 力系的简化
1、掌握力偶和力偶矩矢的概念以及力偶的性质。
2、掌握汇交力系、平行力系、力偶系的简化方法和简化结果。
3、熟练掌握如何计算主矢和主矩;掌握力的平移定理和空间一般力系和平面力系的简化方法和简化结果。
4、掌握合力投影定理和合力矩定理。
5、掌握计算平行力系中心的方法以及利用分割法和负面积法计算物体重心。第三章 力系的平衡条件
1、了解运用空间力系(包括空间汇交力系、空间平行力系和空间力偶系)的平衡条件求解单个物体和简单物体系的平衡问题。
2、熟练掌握平面力系(包括平面汇交力系、平面平行力系和平面力偶系)的平衡条件及其平面力系平衡方程的各种形式;熟练掌握利用平面力系平衡条件求解单个物体和物体系的平衡问题。
3、了解静定和静不定问题的概念。
4、掌握平面静定桁架计算内力的节点法和截面法,掌握判断零力杆的方法。第四章 摩擦
1、掌握运用平衡条件求解平面物体系的考虑滑动摩擦的平衡问题。
2、了解极限摩擦定律、滑动摩擦系数、摩擦角、自锁现象、摩阻的概念。运动学 第五章 点的运动
1、掌握描述点的运动的矢量法、直角坐标法和弧坐标法,能求点的运动方程。
2、熟练掌握如何计算点的速度、加速度及其有关问题。第六章 刚体的基本运动
1、掌握刚体平动和定轴转动的特征;掌握刚体定轴转动的转动方程、角速度和角加速度;掌握定轴转动刚体角速度矢量和角加速度矢量的概念以及刚体内各点的速度和加速度的矢积表达式。
2、熟练掌握如何计算定轴转动刚体的角速度和角加速度、刚体内各点的速度和加速度。第七章 点的复合运动
1、掌握运动合成和分解的基本概念和方法。
2、理解哥氏加速度的原理。
3、熟练掌握点的速度合成定理和牵连运动为平动时的加速度合成定理的应用。
4、掌握牵连运动为定轴转动时加速度合成定理和应用。第八章 刚体的平面运动
1、理解平面运动的特征、刚体平面运动的简化以及平面运动方程。
2、掌握用合成运动的方法分析平面运动。
3、熟练掌握计算平面图形内各点的速度的方法(基点法、速度投影法、瞬心法)及其计算加速度的方法(基点法)。动力学
第十一章 动量定理和动量矩定理
1、熟练掌握如何计算刚体的动量、动量矩和力的冲量。
2、掌握质点和质点系对固定点的动量矩定理、刚体定轴转动微分方程、相对于质心的动量矩定理、刚体平面运动微分方程、质点系的动量定理、质心运动定理、动量和动量矩守恒条件、质心运动守恒条件。
3、掌握利用相关定理求解质点和刚体的动力学有关问题。第十二章 动能定理
1、熟练掌握如何计算刚体的动能(平动、定轴转动和平面运动刚体的动能)、势能和力系的功(重力、弹性力的功、力偶的功)。
2、掌握动力学普遍定理及相应的守恒定理,能选择和综合应用这些定理求解刚体动力学问题。第十三章 达朗伯原理
1、掌握计算惯性力的方法。
2、熟练掌握刚体平动以及对称刚体作定轴转动和平面运动时惯性力系的简化结果。
3、熟练掌握利用达朗伯原理求解动力学问题。第十四章 虚位移原理
1、理解约束方程及其分类、自由度、广义坐标等基本概念。
2、熟练掌握应用虚位移原理简单物体系的平衡问题。
3、理解广义力的概念和广义坐标形式的虚位移原理 第十五章 拉格朗日方程
1、了解动力学普遍方程和
2、理解第二类拉格朗日方程并学会初步应用。第十六章 碰撞
1、理解碰撞的概念,基本假设和分析的原理,了解碰撞时的动力学普遍定理。
2、了解分析简单碰撞问题的方法。
就这么多吧--呵呵
祝你考试成功
力学知识点总结(篇5)
水力学基础知识就在下面,各位高中的同学们,我们看看下面的高中力学知识点总结吧!
高中力学知识点总结
一、质点的运动(1)------直线运动
1)匀变速直线运动
1.平均速度V平=s/t(定义式)2.有用推论Vt2-Vo2=2as
3.中间时刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2 4.末速度Vt=Vo+at
5.中间位置速度Vs/2=[(Vo2+Vt2)/2]1/2 6.位移s=V平t=Vot+at2/2=Vt/2t
7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo为正方向,a与Vo同向(加速)a>0;反向则a
8.实验用推论Δs=aT2 {Δs为连续相邻相等时间(T)内位移之差}
9.主要物理量及单位:初速度(Vo):m/s;加速度(a):m/s2;末速度(Vt):m/s;时间(t)秒(s);位移(s):米(m);路程:米;速度单位换算:1m/s=3.6km/h。
注:
(1)平均速度是矢量;
(2)物体速度大,加速度不一定大;
(3)a=(Vt-Vo)/t只是量度式,不是决定式;
(4)其它相关内容:质点、位移和路程、参考系、时间与时刻〔见第一册P19〕/s--t图、v--t图/速度与速率、瞬时速度〔见第一册P24〕。
2)自由落体运动
1.初速度Vo=0 2.末速度Vt=gt
3.下落高度h=gt2/2(从Vo位置向下计算)4.推论Vt2=2gh
注:
(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,遵循匀变速直线运动规律;
(2)a=g=9.8m/s2≈10m/s2(重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小,方向竖直向下)。
(3)竖直上抛运动
1.位移s=Vot-gt2/2 2.末速度Vt=Vo-gt(g=9.8m/s2≈10m/s2)
3.有用推论Vt2-Vo2=-2gs 4.上升最大高度Hm=Vo2/2g(抛出点算起)
5.往返时间t=2Vo/g(从抛出落回原位置的时间)
注:
(1)全过程处理:是匀减速直线运动,以向上为正方向,加速度取负值;
(2)分段处理:向上为匀减速直线运动,向下为自由落体运动,具有对称性;
(3)上升与下落过程具有对称性,如在同点速度等值反向等。
二、质点的运动(2)----曲线运动、万有引力
1)平抛运动
1.水平方向速度:Vx=Vo 2.竖直方向速度:Vy=gt
3.水平方向位移:x=Vot 4.竖直方向位移:y=gt2/
25.运动时间t=(2y/g)1/2(通常又表示为(2h/g)1/2)
6.合速度Vt=(Vx2+Vy2)1/2=[Vo2+(gt)2]1/2
合速度方向与水平夹角β:tgβ=Vy/Vx=gt/V0
7.合位移:s=(x2+y2)1/2,位移方向与水平夹角α:tgα=y/x=gt/2Vo
8.水平方向加速度:ax=0;竖直方向加速度:ay=g
注:
(1)平抛运动是匀变速曲线运动,加速度为g,通常可看作是水平方向的匀速直线运与竖直方向的自由落体运动的合成;
(2)运动时间由下落高度h(y)决定与水平抛出速度无关;
(3)θ与β的关系为tgβ=2tgα;
(4)在平抛运动中时间t是解题关键;(5)做曲线运动的物体必有加速度,当速度方向与所受合力(加速度)方向不在同一直线上时,物体做曲线运动。
2)匀速圆周运动
1.线速度V=s/t=2πr/T 2.角速度ω=Φ/t=2π/T=2πf
3.向心加速度a=V2/r=ω2r=(2π/T)2r 4.向心力F心=mV2/r=mω2r=mr(2π/T)2=mωv=F合5.周期与频率:T=1/f 6.角速度与线速度的关系:V=ωr
7.角速度与转速的关系ω=2πn(此处频率与转速意义相同)
8.主要物理量及单位:弧长(s):米(m);角度(Φ):弧度(rad);频率(f):赫(Hz);周期(T):秒(s);转速(n):r/s;半径(r):米(m);线速度(V):m/s;角速度(ω):rad/s;向心加速度:m/s2。
注:
(1)向心力可以由某个具体力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提供,方向始终与速度方向垂直,指向圆心;
(2)做匀速圆周运动的物体,其向心力等于合力,并且向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持不变,向心力不做功,但动量不断改变。
3)万有引力
1.开普勒第三定律:T2/R3=K(=4π2/GM){R:轨道半径,T:周期,K:常量(与行星质量无关,取决于中心天体的质量)}
2.万有引力定律:F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11Nm2/kg2,方向在它们的连线上)
3.天体上的重力和重力加速度:GMm/R2=mg;g=GM/R2 {R:天体半径(m),M:天体质量(kg)}
4.卫星绕行速度、角速度、周期:V=(GM/r)1/2;ω=(GM/r3)1/2;T=2π(r3/GM)1/2{M:中心天体质量}
5.第一(二、三)宇宙速度V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;V2=11.2km/s;V3=16.7km/s
6.地球同步卫星GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半径}
注:
(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供,F向=F万;
(2)应用万有引力定律可估算天体的质量密度等;
(3)地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和地球自转周期相同;
(4)卫星轨道半径变小时,势能变小、动能变大、速度变大、周期变小(一同三反);
(5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9km/s。
三、力(常见的力、力的合成与分解)
1)常见的力
1.重力G=mg(方向竖直向下,g=9.8m/
s2≈10m/s2,作用点在重心,适用于地球表面附近)
2.胡克定律F=kx {方向沿恢复形变方向,k:劲度系数(N/m),x:形变量(m)}
3.滑动摩擦力F=μFN {与物体相对运动方向相反,μ:摩擦因数,FN:正压力(N)}
4.静摩擦力0≤f静≤fm(与物体相对运动趋势方向相反,fm为最大静摩擦力)
5.万有引力F=Gm1m2/r2(G=6.67×10-11Nm2/kg2,方向在它们的连线上)
6.静电力F=kQ1Q2/r2(k=9.0×109Nm2/C2,方向在它们的连线上)
7.电场力F=Eq(E:场强N/C,q:电量C,正电荷受的电场力与场强方向相同)
8.安培力F=BILsinθ(θ为B与L的夹角,当L⊥B时:F=BIL,B//L时:F=0)
9.洛仑兹力f=qVBsinθ(θ为B与V的夹角,当V⊥B时:f=qVB,V//B时:f=0)
注:
(1)劲度系数k由弹簧自身决定;
(2)摩擦因数μ与压力大小及接触面积大小无关,由接触面材料特性与表面状况等决定;
(3)fm略大于μFN,一般视为fm≈μFN;
(4)其它相关内容:静摩擦力(大小、方向)〔见第一册P8〕;
(5)物理量符号及单位B:磁感强度(T),L:有效长度(m),I:电流强度(A),V:带电粒子速度(m/s),q:带电粒子(带电体)电量(C);
(6)安培力与洛仑兹力方向均用左手定则判定。
2)力的合成与分解
1.同一直线上力的合成同向:F=F1+F2,反向:F=F1-F2(F1>F2)
2.互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理)F1⊥F2时:F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范围:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
4.力的正交分解:Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β为合力与x轴之间的夹角tgβ=Fy/Fx)
注:
(1)力(矢量)的合成与分解遵循平行四边形定则;
(2)合力与分力的关系是等效替代关系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;
(3)除公式法外,也可用作图法求解,此时要选择标度,严格作图;
(4)F1与F2的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大,合力越小;
(5)同一直线上力的合成,可沿直线取正方向,用正负号表示力的方向,化简为代数运算。
力学知识点总结(篇6)
力学部分包含的范围很大,有:力、质量和密度、压强、简单机械、功、功率和机械效率、力和运动的关系,那来看看力的知识点吧,下面是小编为大家收集整理的力学的知识点总结,欢迎阅读。
一、参照物
1、定义:为研究物体的运动假定不动的物体叫做参照物。
2、任何物体都可做参照物
3、选择不同的参照物来观察同一个物体结论可能不同。同一个物体是运动还是静止取决于所选的参照物,这就是运动和静止的相对性。
二、机械运动
1、 定义:物理学里把物体位置变化叫做机械运动。
2、 特点:机械运动是宇宙中最普遍的现象。
3、 比较物体运动快慢的方法: ⑴时间相同路程长则运动快 ⑵路程相同时间短则运动快 ⑶比较单位时间内通过的路程。
分类:(根据运动路线)⑴曲线运动 ⑵直线运动
Ⅰ 匀速直线运动:
A、 定义:快慢不变,沿着直线的运动叫匀速直线运动。
定义:在匀速直线运动中,速度等于运动物体在单位时间内通过的路程。
物理意义:速度是表示物体运动快慢的物理量
计算公式:
B、速度 单位:国际单位制中 m/s 运输中单位km/h 两单位中m/s 单位大。
换算:1m/s=3.6km/h 。
Ⅱ 变速运动:
定义:运动速度变化的运动叫变速运动。
平均速度:= 总路程总时间
物理意义:表示变速运动的平均快慢
三、力的作用效果
1、力的概念:力是物体对物体的作用。
2力的性质:物体间力的作用是相互的(相互作用力在任何情况下都是大小相等,方向相反,作用在不同物体上)。两物体相互作用时,施力物体同时也是受力物体,反之,受力物体同时也是施力物体。
3、力的作用效果:力可以改变物体的运动状态。力可以改变物体的形状。
4、力的单位:国际单位制中力的单位是牛顿简称牛,用N 表示。
力的感性认识:拿两个鸡蛋所用的力大约1N。
5、力的测量:
⑴测力计:测量力的大小的工具。
⑶弹簧测力计:
6、力的三要素:力的大小、方向、和作用点。
7、力的表示法
四、惯性和惯性定律:
1、牛顿第一定律:
⑴牛顿第一定律内容是:一切物体在没有受到力的作用的时候,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
2、惯性:
⑴定义:物体保持运动状态不变的性质叫惯性。
⑵说明:惯性是物体的一种属性。一切物体在任何情况下都有惯性。
五、二力平衡:
1、定义:物体在受到两个力的作用时,如果能保持静止状态或匀速直线运动状态称二力平衡。
2、二力平衡条件:二力作用在同一物体上、大小相等、方向相反、两个力在一条直线上。
3、力和运动状态的关系:
物体受力条件 物体运动状态 说明
力不是产生(维持)运动的原因
力是改变物体运动状态的原因
力知识归纳
1.什么是力:力是物体对物体的作用。
2.物体间力的作用是相互的。 (一个物体对别的'物体施力时,也同时受到后者对它的力)。
3.力的作用效果:力可以改变物体的运动状态,还可以改变物体的形状。(物体形状或体积的改变,叫做形变。)
4.力的单位是:牛顿(简称:牛),符合是N。1牛顿大约是你拿起两个鸡蛋所用的力。
5.实验室测力的工具是:弹簧测力计。
6.弹簧测力计的原理:在弹性限度内,弹簧的伸长与受到的拉力成正比。
7.弹簧测力计的用法:(1)要检查指针是否指在零刻度,如果不是,则要调零;(2)认清最小刻度和测量范围;(3)轻拉秤钩几次,看每次松手后,指针是否回到零刻度,(4)测量时弹簧测力计内弹簧的轴线与所测力的方向一致;⑸观察读数时,视线必须与刻度盘垂直。(6)测量力时不能超过弹簧测力计的量程。
8.力的三要素是:力的大小、方向、作用点,叫做力的三要素,它们都能影响力的作用效果。
9.力的示意图就是用一根带箭头的线段来表示力。具体的画法是:
(1)用线段的起点表示力的作用点;
(2)延力的方向画一条带箭头的线段,箭头的方向表示力的方向;
(3)若在同一个图中有几个力,则力越大,线段应越长。有时也可以在力的示意图标出力的大小,
10.重力:地面附近物体由于地球吸引而受到的力叫 重力。重力的方向总是竖直向下的。
11. 重力的计算公式:G=mg,(式中g是重力与质量的比值:g=9.8 牛顿/千克,在粗略计算时也可取g=10牛顿/千克);重力跟质量成正比。
12.重垂线是根据重力的方向总是竖直向下的原理制成。
13.重心:重力在物体上的作用点叫重心。
14.摩擦力:两个互相接触的物体,当它们要发生或 已经发生相对运动时,就会在接触面是产生一种阻碍相对运动的力,这种力就叫摩擦力。
15.滑动摩擦力的大小跟接触面的粗糙程度和压力大小 有关系。压力越大、接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
16.增大有益摩擦的方法:增大压力和使接触面粗糙些。
减小有害摩擦的方法:(1)使接触面光滑和减小压 力;(2)用滚动代替滑动;(3)加润滑油;(4)利用气垫。(5)让物体之间脱离接触(如磁悬浮列车)。
力学知识点总结(篇7)
第一篇
静力学
第1 章静力学公理与物体的受力分析
1.1 静力学公理
公理1 二力平衡公理 :作用于刚体上的两个力,使刚体保持平衡的必要和充分条件是:这两个力大小相等、方向相反且作用于同一直线上。F=-F’
工程上常遇到只受两个力作用而平衡的构件,称为二力构件或二力杆。
公理 2 加减平衡力系公理 :在作用于刚体的任意力系上添加或取去任意平衡力系,不改变原力系对刚体的效应。
推论 力的可传递性原理 :作用于刚体上某点的力,可沿其作用线移至刚体内任意一点,而不改变该力对刚体的作用。
公理3 力的平行四边形法则 :作用于物体上某点的两个力的合力,也作用于同一点上,其大小和方向可由这两个力所组成的平行四边形的对角线来表示。
推论 三力平衡汇交定理
:作用于刚体上三个相互平衡的力,若其中两个力的作用线汇交于一点,则此三个力必在同一平面内,且第三个力的作用线通过汇交点。
公理4 作用与反作用定律 :两物体间相互作用的力总是同时存在,且其大小相等、方向相反,沿着同一直线,分别作用在两个物体上。
公理5 钢化原理
:变形体在某一力系作用下平衡,若将它钢化成刚体,其平衡状态保持不变。对处于平衡状态的变形体,总可以把它视为刚体来研究。
1.2 约束及其约束力
1.柔性体约束
2.光滑接触面约束 3.光滑铰链约束
第2章
平面汇交力系与平面力偶系
1.平面汇交力系合成的结果是一个合力,合力的作用线通过各力作用线的汇交点,其大小和方向可由失多边形的封闭边来表示,即等于个力失的矢量和,即FR=F1+F2+…..+Fn=∑F 2.矢量投影定理:合矢量在某轴上的投影,等于其分矢量在同一轴上的投影的代数和。3.力对刚体的作用效应分为移动和转动。力对刚体的移动效应用力失来度量;力对刚体的转动效应用力矩来度量,即力矩是度量力使刚体绕某点或某轴转动的强弱程度的物理量。(Mo(F)=±Fh)
4.把作用在同一物体上大小相等、方向相反、作用线不重合的两个平行力所组成的力系称为力偶,记为(F,F’)。
例2-8
如图2.-17(a)所示的结构中,各构件自重忽略不计,在构件AB上作用一力偶,其力偶矩为500kN•m,求A、C两点的约束力。
解
构件BC只在B、C两点受力,处于平衡状态,因此BC是二力杆,其受力如图2-17(b)所示。
由于构件AB上有矩为M的力偶,故构件AB在铰链A、B处的一对作用力FA、FB’构成一力偶与矩为M的力偶平衡(见图2-17(c))。由平面力偶系的平衡方程∑Mi=0,得
﹣Fad+M=0 则有
FA=FB’N=471.40N 由于FA、FB’为正值,可知二力的实际方向正为图2-17(c)所示的方向。
根据作用力与反作用力的关系,可知FC=FB’=471.40N,方向如图2-17(b)所示。
第3章平面任意力系
1. 合力矩定理:若平面任意力系可合成为一合力。则其合力对于作用面内任意一点之矩等于力系中各力对于同一点之矩的代数和。2.平面任意力系平衡的充分和必要条件为:力系的主失和对于面内任意一点Q的主矩同时为零,即FR`=0,Mo=0.3.平面任意力系的平衡方程: ∑Fx=0, ∑Fy=0, ∑Mo(F)=0.平面任意力系平衡的解析条件是,力系中所有力在作用面内任意两个直角坐标轴上投影的代数和分别等于零,各力对于作用面内任一点之矩的代数和也是等于零.例3-1 如图3-8(a)所示,在长方形平板的四个角点上分别作用着四个力,其中F1=4kN,F2=2kN,F3=F4=3kN,平板上还作用着一力偶矩为M=2kN²m的力偶。试求以上四个力及一力偶构成的力系向O点简化的结果,以及该力系的最后合成结果。
解(1)求主矢FR’,建立如图3-8(a)所示的坐标系,有
F’Rx=∑Fx=﹣F2cos60°+F3+F4cos30°=4.598kN F’Ry=∑Fy=F1-F2sin60°+F4sin30°=3.768kN 所以,主矢为
F’R=主矢的方向
cos(F’R,i)=
=0.773, ∠(F’R,i)=39.3°
=5.945kN
cos(F’R,j)==0.634,∠(F’R,j)=50.7°
(2)求主矩,有
M0=∑M0(F)=M+2F2cos60°-2F2+3F4sin30°=2.5kN²m
由于主矢和主矩都不为零,故最后的合成结果是一个合力FR,如图3-8(b)所示,FR=F’R,合力FR到O点的距离为
d= =0.421m 例3-10 连续梁由AC和CE两部分在C点用铰链连接而成,梁受载荷及约束情况如图3-18(a)所示,其中M=10kN²m,F=30kN,q=10kN/m,l=1m。求固定端A和支座D的约束力。解 先以整体为研究对象,其受力如图3-18(a)所示。其上除受主动力外,还受固定端A处的约束力Fax、Fay和矩为MA的约束力偶,支座D处的约束力FD作用。列平衡方程有
∑Fx=0,Fax-Fcos45°=0
∑Fy=0,FAy-2ql+Fsin45°+FD=0
∑MA(F)=0,MA+M-4ql ²+3FDl+4Flsin45°=0 以上三个方程中包含四个未知量,需补充方程。现选CE为研究对象,其受力如图3-(b)所示。以C点为矩心,列力矩平衡方程有
∑MC(F)=0,-ql ²+FDl+2Flsin45°=0联立求解得
FAx=21.21kN,Fay=36.21kN,MA=57.43kN²m,FD=﹣37.43kN
第4章 考虑摩擦的平衡问题
1.摩擦角:物体处于临界平衡状态时,全约束力和法线间的夹角。tanψm=fs 2.自锁现象:当主动力即合力Fa的方向、大小改变时,只要Fa的作用线在摩擦角内,C点总是在B点右侧,物体总是保持平衡,这种平衡现象称为摩擦自锁。
例4-3 梯子AB靠在墙上,其重为W=200N,如图4-7所示。梯长为l,梯子与水平面的夹角为θ=60°已知接触面间的摩擦因数为0.25。今有一重650N的人沿梯上爬,问人所能达到的最高点C到A点的距离s为多少?
解 整体受力如图4-7所示,设C点为人所能达到的极限位置,此时
FsA=fsFNA,FsB=fsFNB
∑Fx=0,FNB-FsA=0
∑Fy=0,FNA+FsB-W-W1=0 ∑MA(F)=0,-FNBsinθ-FsBlcosθ+Wcosθ+W1scosθ=0 联立求解得
S=0.456l
第5章 空间力系
1.空间汇交力系平衡的必要与充分条件是:该力系的合力等于零,即FR=∑Fi=0 2.空间汇交力系平衡的解析条件是:力系中各力在三条坐标轴上投影的代数和分别等于零.3.要使刚体平衡,则主失和主矩均要为零,即空间任意力系平衡的必要和充分条件是:该力系的主失和对于任一点的主矩都等于零,即FR`=∑Fi=0,Mo=∑Mo(Fi)=0 4.均质物体的重力位置完全取决于物体的几何形状,而与物体的重量无关.若物体是均质薄板,略去Zc,坐标为xc=∑Ai*xi/A,yc=∑Ai*yi/A 5.确定物体重心的方法(1)查表法
(2)组合法:①分割法;②负面积(体积)法(3)实验法
例5-7 试求图5-21所示截面重心的位置。
解 将截面看成由三部分组成:半径为10mm的半圆、50mm³20mm的矩形、半径为5mm的圆,最后一部分是去掉的部分,其面积应为负值。取坐标系Oxy,x轴为对称轴,则截面重心C必在x轴上,所以yc=0.这三部分的面积和重心坐标分别为
A1=mm ²=157mm ²,x1=-=-4.246mm,y1=0 A2=50³20mm ²=1000mm ²,x2=25mm,y2=0 A3=-π³5 ²mm ²=-78.5mm ²,x3=40mm,y3=0 用负面积法,可求得 Xc==
第二篇
运动学 第6章 点的运动学
6.2直角坐标法
运动方程 x=f(t)y=g(t)z=h(t)
消去t可得到轨迹方程 f(x,y,z)=0 其中
例题6-1 椭圆规机构如图6-4(a)所示,曲柄oc以等角速度w绕O转动,通过连杆AB带动滑块A、B在水平和竖直槽内运动,OC=BC=AC=L。求:(1)连杆上M点(AM=r)的运动方程;(2)M点的速度与加速度。
解:(1)列写点的运动方程
由于M点在平面内运动轨迹未知,故建立坐标系。点M是BA杆上的一点,该杆两端分别被限制在水平和竖直方向运动。曲柄做等角速转动,Φ=wt。由这些约束条件写出M点运动方程x=(2L-r)coswt
y=rsinwt 消去t 得轨迹方程:(x/2L-r)²+(y/x)²=1
(2)求速度和加速度
对运动方程求导,得
dx/dt=-(2L-r)wsinwt dy/dt=rsinwt 再求导a1=-(2L-r)w²coswt
a2=-rw²sinwt 由式子可知a=a1i+a2j=-w²r
6.3自然法
2.自然坐标系:b=t³n 其中b为副法线 n为主法线 t 3.点的速度 v=ds/dt
切向加速度 at=dv/dt
法向加速度
an=v²/p 习题6-10
滑道连杆机构如图所示,曲柄OA长r,按规律θ=θ’+wt 转动(θ以rad计,t以s计),w为一常量。求滑道上C点运动、速度及加速度方程。
解:
第七章 刚体的基本运动
7.1刚体的平行运动:刚体平移时,其内所有各点的轨迹的形状相同。在同一瞬时,所有各点具有相同的速度和相同的加速度。刚体的平移问题可归结为点的运动问题。
7.2刚体的定轴转动:瞬时角速度 w=lim△θ∕△t=dθ/dt
瞬时角加速度a=lim△w∕△t=dw/dt=d²θ/dt²
转动刚体内任一点速度的代数值等于该点至转轴的距离与刚体角速度的乘积 a=√(a² +b²)=R√(α²+w²)θ=arctan|a|/b =arctan|α|/w²
转动刚体内任一点速度和加速度的大小都与该点至转轴的距离成正比。
例题7-1如图所示平行四连杆机构中,O1A=O2B=0.2m ,O1O2=AB=0.6m ,AM=0.2m ,如O1A按φ=15πt的规律转动,其中φ以rad计,t以s计。试求t=0.8s时,M点的速度与加速度。
解:在运动过程中,杆AB始终与O1O2平行。因此,杆AB为平移,O1A为定轴转动。根据平移的特点,在同一瞬时M、A两点具有相同的速度和加速度。A点做圆周运动,它的运动规律为
s=O1A²φ=3πt m
所以
VA=ds/dt=3π
m/s
atA=dv/dt=0
anA=(V A)²/O1A=45
m/s
为了表示Vm、am 的2,需确定t=0.8s时,AB杆的瞬时位置。当t=0.8s时,s=2.4πm O1A=0.2m , φ=2.4π/0.2=12π,AB杆正好第6次回到起始位置O点处,Vm、am的方向如图所示。
第8章点的合成运动
8.1合成运动的概念:相对于某一参考系的运动可由相对于其他参考系的几个运动组合而成,这种运动称为合成运动。
当研究的问题涉及两个参考系时,通常把固定在地球上的参考系称为定参考系,简称定系。吧相对于定系运动的参考系称为动参考系,简称动系。研究的对象是动点。动点相对于定参考系的运动称为绝对运动;动点相对于动参考系的运动称为相对运动;动参考系相对于定参考系的运动称为牵连运动。动系作为一个整体运动着,因此,牵连运动具体有刚体运动的特点,常见的牵连运动形式即为平移或定轴转动。
动点的绝对运动是相对运动和牵连运动合成的结果。绝对运动也可分解为相对运动和牵连运动。在研究比较复杂的运动时,如果适当地选取动参考系,往往能把比较复杂的运动分解为两个比较简单的运动。这种研究方法无论在理论上或实践中都具有重要意义。
动点在相对运动中的速度、加速度称为动点的相对速度、相对加速度,分别用vr和ar表示。动点在绝对运动中的速度、加速度称为动点的绝对速度和绝对加速度,分别用va和aa表示。换句话说,观察者在定系中观察到的动点的速度和加速度分别为绝对速度和绝对加速度;在动系中观察到动点的速度和加速度分别为相对速度和相对加速度。
在某一瞬时,动参考系上与动点M相重合的一点称为此瞬时动点M的牵连点。如在某瞬时动点没有相对运动,则动点将沿着牵连点的轨迹而运动。牵连点是动系上的点,动点运动到动系上的哪一点,该点就是动点的牵连点。定义某瞬时牵连点相对于定参考系的速度、加速度称为动点的牵连速度、牵连加速度,分别用ve和ae表示。
动系O’x’y’与定系Oxy之间的坐标系变换关系为
x=x0+x’cosθ-y’sinθ
y=y0+x’sinθ+y’cosθ
在点的绝对运动方程中消去时间t,即得点的绝对运动轨迹;在点的相对运动方程中消去时间t,即得点的相对运动轨迹。
例题8-4 矿砂从传送带A落到另一传送带B上,如图所示。站在地面上观察矿砂下落的速度为v1=4 m/s,方向与竖直线成30角。已知传送带B水平传动速度v2=3 m/s.求矿砂相对于传送带B的速度。
解:以矿砂M为动点,动系固定在传送带B上。矿砂相对地面的速度v1为绝对速度;牵连速度应为动参考系上与动点相重合的哪一点的速度。可设想动参考系为无限大,由于它做平移,各点速度都等于v2。于是v2等于动点M的牵连速度。
由速度合成定理知,三种速度形成平行四边形,绝对速度必须是对角线,因此作出的速度平行四边形如图所示。根据几何关系求得
Vr=√(ve²+va²-2vevacos60º)=3.6 m/s Ve与va间的夹角
β=arcsin(ve/vr*sin60º)=46º12’
总结以上,在分析三种运动时,首先要选取动点和动参考系。动点相对于动系是运动的,因此它们不能处于同一物体;为便于确定相对速度,动点的相对轨迹应简单清楚。
8.3当牵连运动为平移时,动点的绝对加速度等于牵连加速度和相对加速度的矢量和。
第9章
刚体的平面运动
9.1刚体平面运动的分析:其运动方程x=f1(t)
y=f2(t)θ=f3(t)完全确定平面运动刚体的运动规律
在刚体上,可以选取平面图形上的任意点为基点而将平面运动分解为平移和转动,其中平面图形平移的速度和加速度与基点的选择有关,而平面图形绕基点转动的角速度和角加速度与基点的选择无关。
9.2刚体平面运动的速度分析:
平面图形在某一瞬时,其上任意两点的速度在这两点的连线上的投影相等,这就是速度投影定理。Vcosa=vcosb
例9-1 椭圆规尺AB由曲柄OC带动,曲柄以匀角速度ω0绕轴O转动,如图9-7所示,OC=BC=AC=r,求图示位置时,滑块A、B的速度和椭圆规尺AB的角速度。
解 已知OC绕轴O做定轴转动,椭圆规尺AB做平面运动,vc=ω0r。
(1)用基点法求滑块A的速度和AB的角速度。因为C的速度已知,选C为基点。
vA=Vc+VAC 式中的vc的大小和方向是已知的,vA的方向沿y轴,vAC的方向垂直于AC,可以作出速度矢量图,如图9-7所示。
由图形的几何关系可得
vA=2vccos30°=
ω0r,Vac=Vc,Vac=ωABr 解得
ωAB=ω0(顺时针)
(2)用速度投影定理求滑块B的速度,B的速度方向如图9-7所示。
[vB]BC=[vC]BC
Vccos30°=vBcos30° 解得
Vb=vC=ω0r 例9-5 图9-15所示机构中,长为l的杆AB的两端分别与滑块A和圆盘B沿竖直方向光滑移动,半径为R的圆盘B沿水平直线做纯滚动。已知在图示的位置时,滑块A的速度为vA,求该瞬时杆B端的速度、杆AB的角速度、杆AB中点D的速度和圆盘的角速度。
解 根据题意,杆AB做平面运动,vA的方向已知,圆盘中心B的速度沿水平方向,则杆AB的速度瞬心为P点,有
ωAB==
vB=ωAB²BP=vAtanθ
vD=ωAB²DP=
²=
圆盘B做平面运动,C点为其速度瞬心,则ωB==tanθ
第三篇
动力学
第10章 质点动力学的基本方程
1.牛顿第一定律:不受了作用(包括受到平衡力系作用)的质点,将保持静止或做匀速直线运动。又称惯性定律。
2.牛顿第二定律:质点的质量与加速度的乘积,等于作用于质点的力的大小,加速度的方向与力的方向相同。F =ma
3.牛顿第三定律:两个物体间的作用力与反作用力总是大小相等、方向相反,沿着同一直线,同时分别作用在这两个物体上。
例10-2:曲柄连杆机构如图10-2(a)。曲柄OA以匀角速度ω转动,OA=r,AB=l,当λ=r/l比较小时,以O为坐标原点,滑块B的运动方程可近似表示为
X=l(1-)+r(cosωt+)如滑块的质量为m,忽略摩擦及连杆AB的质量,试求当ψ=ωt=0和时,连杆AB所受的力。
解
以滑块B为研究对象,当ψ=ωt时,其受力如图10-2(b)所示。由于连杆不计质量,AB应为二力杆,所以受平衡力系作用,它对滑块B的拉力F沿AB方向。滑块啱x轴的运动方程
Max=-Fcosβ
由滑块B的运动方程可得
Ax==-rω²(cosωt+λcos2ωt)当ωt=0时,ax=-rω²(1+λ),且β=0,得
F=mrω²(1+λ)杆AB受拉力。
同理可得,当ωt=时,F=-,杆AB受压力
例10-5 物块在光滑水平面上并与弹簧相连,如图10-5所示。物块的质量为m,弹簧的刚度系数为k。在弹簧拉长变形量为a时,释放物块。求物块的运动规律。
解 以弹簧未变形处为坐标原点O,设物块在任意坐标x处弹簧变形量为|x|,弹簧力大小为F=k|x|,并指向O点,如图10-5所示,则此物块沿x轴的运动微分方程为 m
=Fx=-kx 令ω²n=,将上式化为自由振动微分方程的标准形式 上式的解可写为X=Acos(ωnt+θ)
+ω²nx=0 其中A、θ为任意常数,应由运动的初始条件决定。由题意,当t=0时,=0,x=a,代入上式,解得θ=0,A=a,代入式中,可解得运动方程为X=acosωnt
第11章 动力定理
1.2.① ②
pmvc动量:等于质点的质量与其速度的乘积.质点系的动量定理:
微分形式:质点系的动量对时间的一阶导数等于作用在该质点系上所有外力的矢量和.积分形式:质点系的动量在任一时间间隔内的变化,等于在同一时间间隔内作用在该指点系上所有外力的冲凉的矢量和.(冲凉定理)3.质心运动守恒定律:如果所有作用于质心系的外力在x轴上投影的代数和恒等于零,即∑F=0,则Vcx=常量,这表明质心的横坐标xc不变或质心沿x轴的运动时均匀的。
例11-5:已知液体在直角弯管ABCD中做稳定流动,流量为Q,密度为ρ,AB端流入截面的直径为d,另一端CD流出截面的直径为d1。求液体对管壁的附加动压力。
解 取ABCD一段液体为研究对象,设流出、流入的速度大小为v1和v2,则
V1=,v2=
建立坐标系,则附加动反力在x、y轴上的投影为F’’Nx=ρQ(v2-0)= F’’Ny=ρQ [0-(-v1)]
例11-7:图11-6所示的曲柄滑块机构中,设曲柄OA受力偶作用以匀角速度w转动,滑块B沿x轴滑动。若OA=AB=l,OA及AB都为均质杆,质量都为m1,滑块B的质量为m2。试求此系统的质心运动方程、轨迹及此系统的动量。
解
设t=0时杆OA水平,则有=wt。将系统看成是由三个质点组成的,分别位于杆OA的中点、杆AB的中点和B点。系统质心的坐标为
Xc=cosωt=lcosωt Yc=sinωt=lsinωt 上式即系统质心C的运动方程。由上两式消去时间t,得
[xc] ²+[] ²=1 即质心C的运功轨迹为一椭圆,如图11-6中虚线所示。应指出,系统的动量,利用式(11-15)的投影式,有
Px=mvcx=(2m1+m2)=-2(m1+m2)lωsinωt Py=mvcy=(2m1+m2)=m1lωcosωt 例11-11:平板D放置在光滑水平面上,板上装有一曲柄、滑杆、套筒机构,十字套筒C保证滑杆AB为平移,如图示。已知曲柄OA是一长为r,质量为m的均质杆,以匀角速度w绕轴O转动。滑杆AB的质量为4m,套筒C的质量为2m,机构其余部分的质量为20m,设初始时机构静止,试求平板D的水平运动规律x(t)。
解 去整体为质点系,说受的外力有各部分的重力和水平面的反力。因为外力在水平轴上的投影为零,且初始时静止,因此质点系质心在水平轴上的坐标保持不变。建立坐标系,并设平板D的质心距O点的水平距离为a,AB长为l,C距O点的水平距离为b,则初始时质点系质心的水平轴的坐标为
Xc1==
设经过时间t,平板D向右移动了x(t),曲柄OA转动了角度wt,此时质点系质心坐标为
Xc2= 因为在水平方向上质心守恒,所以xc1=xc2,解得:X(t)=(1-cosωt)
P207习题11-3
第12章 动量矩定理
1.质点和质点系的动量矩:
⑴指点对点O的动量矩失在z轴的投影,等于对z轴的动量矩,即「Lo(mv)」=Lz(mv)
⑵质点系对固定点O的动量矩等于各质点对同一点O的动量矩的矢量和.即:Lo=∑Lo(mv)2.绕定轴转动刚体对于转轴的动量矩等于刚体对转轴的装动惯量与角速度的乘积.(Lz=wJz)3.平行轴定理:刚体对于任一轴的转动惯量,等于刚体对通过质心并与该轴平行的轴转动惯量,加上刚体的质量与两轴间距离平方的乘积.4.动量矩定理:质点对某定点的动量矩对时间的一阶导数等于作用于质点的力对同一点的矩.例12-2:已知均质细杆和均质圆盘的质量都为m,圆盘半径为R,杆长3R,求摆对通过悬挂点O并垂直于图面的Z轴的转动惯量。
解 摆对Z轴的转动惯量为
Jz=Jz杆+Jz盘
杆对Z轴的转动惯量为
Jz杆=ml ²=m(3R)²=3mR ² 圆盘对其质心的转动惯量为
Jzc2=mR ² 利用平行轴定理
Jz盘= Jzc2+m(R+l ²)=mR ²+16mR²=所以
mR²
Jz= Jz杆+Jz盘=3mR ²+
mR²= mR ²
例12-3:质量为M1的塔伦可绕垂直于图面的轴O转动,绕在塔轮上的绳索于塔轮间无相对滑动,绕在半径为r的轮盘上的绳索于刚度系数为k的弹簧相连接,弹簧的另一端固定在墙壁上,绕在半径为R的轮盘上的绳索的另一端竖直悬挂质量为M2的重物。若塔轮的质心位于轮盘中心O,它对轴O的转动惯量Jo=2mr,R=2r,M1=m,M2=2m.求弹簧被拉长s时,重物M2的加速度。解
塔轮做定轴转动,设该瞬时角速度为w,重物作平移运动,则它的速度为v=Rw,它们对O点的动量矩分别为Lo1,Lo2,大小为 Lo1=-Jo²w=-2mr2ω,Lo2=-2mR2w=-8mr2ω² 系统对O点的外力矩为
M0()=F²r-m2g²R=ksr-4mgr 根据动量矩定理L0=ΣM0()
得10mr²=(4mg-ks)r α==
因重物的加速度a2=Rα,所以:a2=Rα=
第13章 动能定理
1.质点系动能的微分,等于作用在质点系上所有力所做元功的和,这就是质点系微分形式的动能定理.(13-23)2.质点系积分形式的动能定理:质点系在某一运动过程中动能的改变量,等于作用在质点系上所有力在这一过程中所做的功的和.(13-24,13-25)3.力的功率等于切向力与力作用点速度大小的乘积(13-28)4.作用在转动刚体上力的功率等于该力堆转轴的矩与角速度的乘积.(13-29)5.质点系动能对时间的一阶导数等于作用在指点系上所有力的功率的代数和(功率方程13-30)
例13-5:重物A和重物B通过动滑轮D和定滑轮C而运动。如果重物A开始时向下的速度为v0,试问重物A下落多大距离时,其速度增大一倍。设重物A和B的质量均为m1,滑轮D和C的质量均为m2,且为均质圆盘。重物B于水平间的动摩擦因数位f,绳索不能伸长,其质量忽略不计。
解
以系统为研究对象。系统中重物A和B作平移,定滑轮C做定轴转动,动滑轮D做平面运动。初瞬时A的速度大小为v0,则滑轮D轮心的速度大小为v0,角速度为ωD=;定滑轮C的角速度为ωC=;重物B的速度大小为2v0。于是运动初瞬时系统的动能为
T1=m1v0²+m2v0²+(m2rD²)()²+(m2rC²)()²+m12v0 ²=(10m1+7m2)速度增大一倍时的动能为T2=(10m1+7m2)设重物A下降h高度时,其速度增大一倍。所有的力所做的功为
∑=m1gh+m2gh-f’m1g²2h=[m1g(1-2f’)+m2g]h 由式有
(10m1+7m2)= [m1g(1-2f’)+m2g]h 解得h=
例13-7:在对称杆的A点,作用一竖直常力F,开始时系统静止。求连杆OA运功动到水平位置时的角速度。设连杆长均为l,质量均为m,均质圆盘质量为m1,且作纯滚动。
解
以系统为研究对象。由系统从静止开始运动,故初瞬时系统的动能为
T1=0 当杆OA运动到水平位置时,杆端B为杆AB的速度瞬心,因此轮B的角速度为零。设此时杆OA的角速度为w,由于OA=AB,所以杆AB的角速度亦为w,系统此时的动能为
T2=JOAω²+JABω²=()ω²+()ω²=ω²
所有的力所做的功为 ∑=2(mg)+Flsinα=(mg+F)lsinα
由 ω²-0=(mg+F)lsinα
解得ω=