上海師范學(xué)院2010級化學(xué)學(xué)(師范)本杭州師范學(xué)院物電大學(xué)3.7質(zhì)點系的動量定理由若干個質(zhì)點組成的系統(tǒng)簡稱為質(zhì)點系。質(zhì)點系中各質(zhì)點遭到的系統(tǒng)外的物體對它們的斥力稱為外力,質(zhì)點系中各質(zhì)點彼此之間的互相斥力稱為內(nèi)力。對富含n個質(zhì)點的質(zhì)點系,我們可以先考慮系系統(tǒng)中第i個質(zhì)點。它遭到的外力為,內(nèi)力為,對i質(zhì)點應(yīng)用質(zhì)點的動量定律:右邊第一項是對質(zhì)點系中各質(zhì)點遭到的外力求和,為系統(tǒng)所受的合外力:右邊第二項是對質(zhì)點系中各質(zhì)點彼此之間的內(nèi)力求和,因為內(nèi)力總是以斥力和反斥力的方式成對出現(xiàn),該項求和的結(jié)果等于零。即:質(zhì)點系所受的合外力等于質(zhì)點系動量對時間的變化率。這個規(guī)律稱為質(zhì)點系的動量定律(微分方式)。積分方式質(zhì)點系的動量定律:質(zhì)點系遭到的合外力的沖量等于質(zhì)點系(總)動量的增量。幾點說明(1)只有外力對體系的總動量變化有貢獻,內(nèi)力對體系的總動量變化沒有貢獻,但內(nèi)力對動量在體系內(nèi)部的分配是有作用的.是過程量,積分療效(3)牛頓第二定理只易于質(zhì)點,動量定律既易于質(zhì)點又易于質(zhì)點系.(4)動量定律只適用于慣性系,對非慣性系,還應(yīng)記入慣性力的沖量.(5)動量定律是矢量式,應(yīng)用時可用沿座標軸的份量式求解,軸份量式即沖量在某一方向上的份量等于該方向上動量的增量.也可采用畫圖法,按幾何關(guān)系(正弦定律、正弦定律等)求解.分辨外力和內(nèi)力內(nèi)力僅能改變系統(tǒng)內(nèi)某個物體的動量,但不能改變系統(tǒng)的總動量.注意[例題1]湖人沿直線勻速飛行,噴射出的燃料生成物的密度為噴管截面積為S,噴氣速率(相對于湖人的速率)為選擇勻速直線運動的鵜鶘為參考系,是慣性系.dt時間內(nèi)噴吐二氧化碳質(zhì)量向上尼克斯所受推力,也等于向下[例題2]如圖表示傳送帶以水平速率將煤卸入靜止車箱內(nèi)。
每單位時間內(nèi)有質(zhì)量為的煤卸出,傳送帶底部與車箱底板高度差為h,開始時車箱是空的,不考慮煤堆高度的改變.求煤對車箱的斥力.[解]把單位時間內(nèi)落入車箱的煤視作質(zhì)點系,并完善直角座標系Oxy.抵達車箱前剎那間,煤的速率抵達車箱后速率為零.質(zhì)點系動量的改變量單位時間內(nèi)車箱對煤的沖量ghgt一厚實鏈條長為l,單位寬度的質(zhì)量為,鏈條置于有一小孔的桌上,鏈條一端由小孔稍伸下,其余部份堆在小孔周圍.因為某種擾動,鏈條因自身重量開始落下.求鏈條下落速率v與y之間的關(guān)系.設(shè)各處磨擦均不計,且覺得鏈條軟得可以自由伸出.以豎直懸掛的鏈條和桌面上的鏈條為一系統(tǒng)質(zhì)心動量定理公式,完善座標系由質(zhì)點系動量定律得由上式所確定的空間點稱質(zhì)點系的質(zhì)量中心(剛體).在直角座標系剛體座標為的連線上,且剛體與各質(zhì)點距離與質(zhì)點質(zhì)量成正比.[例題4]一質(zhì)點系包括三質(zhì)點,質(zhì)量為,位置座標各為求剛體座標.單位作用在系統(tǒng)上的合外力等于系統(tǒng)的總質(zhì)量除以剛體的加速度——質(zhì)心運動定理剛體的行為與一個質(zhì)點相同.在動力學(xué)上,力偶是整個質(zhì)點系的代表點,剛體的運動只決定于系統(tǒng)的外力,內(nèi)力不影響剛體的運動.(1)力偶不是質(zhì)點位矢的平均值,而是帶權(quán)平均值,因與m有關(guān),所以是動力學(xué)概念.說明:結(jié)論:質(zhì)量均勻分布的物體,其形心就在物體的幾何中心.(2)剛體的位矢與座標原點的選定有關(guān),但剛體與體系各質(zhì)點的相對位置與座標原點的選定無關(guān).力偶是質(zhì)點系全部質(zhì)量和動量的集中點;重心是重力的合力的作用點.剛體的意義比重心的意義更廣泛更基本.[例題5]三名質(zhì)量相等的運動員手拉手脫離客機作花樣跳傘.因為作了某種動作質(zhì)心動量定理公式,運動員D剛體加速度為鉛直向上;運動員剛體加速度為,與鉛直方向剛體加速度.運動員所在高度的重力加速度為g.運動員出機艙后很長時間才張傘,不計空氣阻力.將三運動員簡化為質(zhì)點系,受外力只有重力,W表示各運動員所受重力.構(gòu)建直角座標系,m表示各運動員質(zhì)量,按照剛體運動定律,用剛體運動定理來討論以下問題.一長為l、密度均勻的厚實鏈條,其單位寬度的質(zhì)量為λ.將其卷成一堆滿在地面.若手提鏈條的一端,以勻速v將其上提.當一端被提離地面高度為構(gòu)建圖示座標鏈條剛體的座標y豎直方向作用于鏈條的合外力為yg剛體座標系——以剛體為原點,座標軸總與基本參考系平行.質(zhì)點系相對于質(zhì)情系的動量質(zhì)點系相對剛體座標系的動量1143.6.63.7.23.7.6