大学物理课件：第二章 牛顿运动定律.ppt

第二章牛顿运动定律(Newton’slawsofmotion)(Newton’slawsofmotion)(ApplicationsofNewton’slaws)(Inertial&non-inertialframesofreference)(Fictitiousforce)§(Rotationallawofrigidbody)(Newton’slawsofmotion)’sfirstlawofmotion任何物体如果没有力作用在它上面,都将保持静止的或作匀速直线运动的状态。’ssecondlawofmotion作用力与反作用力大小相等、方向相反,作用在不同物体上。’(Inertial&non-inertialframesofreference)(Fictitiousforce)力学系统在惯性系和车上都遵从牛顿运动定律;V0InertialframeaaaiInertialframe系统在惯性系遵从牛顿定律,但在车上不遵从。这样,车就是非惯性系。这里有对上图来说,系统在惯性系的运动方程为设系统的合外力为(力与参考系无关)aaiInertialframe注意:在车上(非惯性系)于是,在非惯性系(车上)在非惯性系引入虚拟力惯性力结论:引入惯性力后,在非惯性系也可以应用Newton’slaws。(ApplicationsofNewton’slaws)例1:试求火箭对地球的逃逸速度(escapevelocity)。解:以地球为惯性系,建立坐标如图。Mxmo因为g=GM/Re2,则有:因为有逃逸速度就是当x→∞和V→0时,,这样V0=(2gRe)1/2=(km/s)。所以vdv/dx=-gRe2/x2,即vdv=(-gRe2/x2)dx,然后积分例2在光滑水平面上固定一竖直圆筒,半径为R,一物体紧靠内壁在水平面上运动。设摩擦系数为,在t=0时,物体的速度为v0求:任意时刻物体的速率和运动的路程解:以小球为研究对象。考虑到小球作曲线运动,因此,选择自然坐标是比较方便的。(1).任意时刻物体的速率列动力学方程:法向:切向:联立求解方程于是:(2).物体运动的路程由例3设颗粒质量为m,受水的浮力为B,颗粒运动时受水的阻力为:f=-kv,k为常数。求:颗粒由静止下降过程中的速度随时间的变化规律及颗粒的极限速度。解:(1).颗粒由静止下降过程中速度随时间的变化规律建立图示坐标系,设t=0时,颗粒速度v0=0于是解之得(2).颗粒的极限速度由速度的解显然看出,当时间增大时vT为极限速度还可以看出,当B=mg时,v=0,这是显然的