第2章牛顿运动定律;IsaacNewton(1642-1727);2.7非惯性系惯性力科里奥利力;§2.1牛顿定律与惯性参考系;运动“改变”与所加动力成正比,并发生在力方向上;3、第三定律;力以有限速度传递,物体1运动,因为“延迟”效应,t时刻作用力和反作用力不相等。;两个静止电荷之间静电作用力和反作用力也相等。;二、惯性参考系(惯性系);1、FK4系:以1535颗恒星平均静止位形作为基准—当前最好。;§2.2SI单位和量纲;量纲:;§2.3技术中常见几个力;一、万有引力:;三、强力:
粒子之间一个相互作用,作用范围在0.4?10-15米至10-15米。;几个常见力;2.5应用牛顿定律解题;分析运动状态;求解微分方程:;或者说:相对某惯性系作匀速直线运动参考系,其内部发生力学过程,不受系统整体匀速直线运动影响。;;;;牛顿相对性原理数学表述:;非惯性系包含:平动加速系、转动系;F—真实力,a—质点加速度。;但有时惯性力也能够源于真实力。惯性力有真实效果。;二战中小故事:;;以楔块(非惯性系)为参考系求解:;对物体:;连立求解得;(1)在M参考系(非惯性系)中观察,重力被惯性力抵消,m作速率为v圆周运动。;;物体相对圆盘运动时还要受科里奥利力:;【例】圆盘匀速转动,物体m相对圆盘沿径向运动情况;1851年傅科在巴黎(北半球)一个大厅里悬挂摆长67米摆。发觉摆动平面每小时沿顺时针方向转过11?15’角度。;东;河岸冲刷,单轨磨损。;旅行者2号拍摄木星表面旋涡气流;2.8惯性质量和引力质量等同性;惯性质量和引力质量反应物质两种完全不一样属性,是两个不一样概念。;对于自由下落物体,由万有引力定律和牛顿定律;比萨斜塔;在19世纪,匈牙利物理学家厄缶(B.R.V.E?tvos)用扭秤试验以10-9精度直接证实,对于能够在试验室里测量物体,惯性质量等于引力质量。到20世纪70年代初,厄缶试验精度已经到达10-12.;狄克等改进厄缶扭称试验;§2.10潮汐(tide);自由降落“大升降机”中引潮力:;地球自转引发惯性离心力已包含在海水视重中,所以只考虑在引力场中地球平动。;海水?m受月球引力:;引潮力:;因R/r1,按R/r展开只取到??次项;引潮力在地表分布:;所以,潮汐主要由月球引力引发!;引潮力对固体也有作用。若伴星轨道小到某一临界半径之内,会被主星引潮力撕成碎片。;§2-6惯性系与非惯性系;例1:一细绳跨过轴承光滑定滑轮,绳端悬挂质量为m1、m2物体。m1m2,忽略滑轮和绳子质量,绳子不能伸长,求物体加速度及悬挂滑轮绳中张力。;④方程组解为:;;例3:顶角为2?直圆锥体,底面固定在水平面上,如图所表示。质量为m小球系在绳一端,绳另一端系在圆锥顶点,绳长为l,且不能伸长,质量不计。圆柱面是光滑,今使小球在圆锥面上以角速度?绕OH轴匀速转动,求:;mg;例4:水平面上有一质量为51kg小车D,其上有一定滑轮C,经过绳在滑轮两侧分别连有质量为m1=5kg和m2=4kg物体A和B。其中物体A在小车水平面上,物体B被绳悬挂,系统处于静止瞬间,如图所表示。各接触面和滑轮轴均光滑,求以多大力作用在小车上,才能使物体A与小车D之间无相对滑动(滑轮和绳质量均不计,绳与滑轮间无滑动)。;解:建立坐标系并作受力分析图;作业
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2.22.52.82.10;2.2设质量m=0.50kg小球挂在倾角为?=300光滑斜面上。
(1)当斜面以加速度a=2.0m/s2沿如图所表示方向运动时,绳子张力及小球对斜面正压力各是多大。
(2)当斜面加速度最少为多大时,小球将脱离斜面?;由牛顿第三定律,小球对斜面压力
N′=N=3.75(N)
(2)小球刚要脱离斜面时N=0,则上面牛顿第二定律方程为
Tcos?=ma,Tsin?=mg
由此二式可解得
a=g/tan?=9.8/tan30O=17.0m/s2;;2.7.物体A和B质量分别为mA=1.5kg,mB=2.85kg,它们之间用细绳连接,放在倾角?=300斜面上。A和B与斜面间滑动摩擦系数分别为:?kA=0.15,?kB=0.21。
(1)求物体A和B加速度。
(2)求绳中张力。
(3)假如将物体A和B交换位置,(1)和(2)结果又怎样?
解:设两个物体未用绳连接则由牛顿第二定律,沿x方向,对A,有
对于B,有
由此得;(1)如图2.7所表示,A在下,B在上。因为