完整word版,力学精华公式归纳第三版漆安慎,推荐文档

1、力学精华公式归纳引言所谓力学力学，在于一个力字，最关键最首要的核心就在于看物体的受力怎么样。受力确定了，根据相关定律，物体的运动状态也确定了.最后回归本质，力就是描述物体与物体之间的相互作用的.定义、定理、定律、公理的区分定义(definition):定义是通过列出一个事物或者一个物体的基本属性来描写或者规范一个词或者一个概念的意义.其定义的事物或者物体叫做被定义项，其定义叫做定义项.定理(theorem):定理是经过受逻辑限制的证明为真的陈述一般来说，在数学中，只有重要或者有趣的陈述才叫定理.证明定理是数学的中心活动.定理一般都有条件和结论.定律(law)：定律是对客观事实的一种表达形式，通

2、过大量具体的客观事实归纳而成的结论.定律是一种理论模型，它用以描述特定情况、特定尺度下的现实世界，在其它尺度下可能会失效或者不准确.公理(axiom):是指依据人类理性的不证自明的基本事实，经过人类长期反复实践的考验，不需要再加证明的基本命题.定理，定律，公理的区别是：定理是建立在公理和假设基础上，经过严格的推理和证明得到的定律是一种理论模型，它用以描述特定情况、特定尺度下的现实世界，在其它尺度下可能会失效或者不准确.而公理是经过长期实践后公认为正确的命题.过程量与状态量的区分一般说来，若系统从某一状态变化为另一个状态，如果经历不同的物理过程，虽然初始状态可能保持相同，但过程不一定相同.过程量

3、:描述某些物理过程.是物体经过一段时间所能完成的物理量.状态量:描述某些特定的物理状态.是物体在某一时刻的表现量.二者的关系:过程是动态量，状态是静态量.状态量通过过程量不断更新状态，获得新的状态量.11eg:A=mv2一mv2220功是过程量，动能是状态量典型的过程量:路程、功、热量等典型的状态量:位置、能量、体积、密度、速度、加速度、温度、熵等三个重要物理量的理解加速度的本质:速度对时间的变化率力的本质:动量对时间的变化率力矩的本质:角动量对时间的变化力学核心表格直角坐标系自然坐标系极坐标系坐标轴o-xyzo-Sox单位矢量i,j,kAe,etne,e/0运动学方程xx,yy,zz(t)(

4、t)(t)SS(t)rr,00(t)(t)轨迹方程f(x,y,z)0rr(0)速度-dx-dy-dz-viHjHkdtdtdt-dsv(tedttdr-doveHedt(r)dt0加速度-d2xd2yd2za(t+(t+(tdt2dt2dt2-v2dvaeH厂epndtn一.自然坐标的加速度a=ae+aenntnv2atnpd2satdt2atananata表示自然坐标在某一点的加速度a表示法向加速度na表示切向加速度tv表示速度tp表示曲率半径s表示自然坐标a表示加速度与速度的夹角二.质点的曲线运动将质点动力学方程向自然坐标的法线方向e和切线方向e投影，得ntTOC o 1-5 h zydv

5、2乙F=minpyF=maitt三伽利略变换f*r=r+r!or表示在基本参考系中观测到某质点P的位置矢量r表示运动参考系点O相对基本参考系的位置矢量oAr描述质点相对于运动参考系的位置矢量伽利略速度变换关系v=v+v绝对牵连相对v表示运动物体在基本参考系中的速度绝对v表示运动参考系的坐标原点在基本参考系中的速度牵连v相对表示运动物体在运动参考系中的速度加速度在伽利略变换下为不变量v为一常矢量，t=t,a=a牵连绝对相对a表示运动物体在基本参考系中的加速度绝对a表示运动物体在运动参考系中的加速度相对直线加速参考系中的惯性力方*一F=一maa表示非惯性系相对于惯性系的加速度-a表示惯性力的方向与

6、非惯性系相对于惯性系的加速度相反i七离心惯性力F*=m2rcr表示自转轴向质点所引矢量，与转轴垂直3表示圆盘的匀角速率八.科里奥利力TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark129 a=2xvkrAAF=2mvXkr表示圆盘的转动角速率v表示在A点小球具有的径向速度r九.牛顿运动定律工F=mai工F表示质点所受外力的矢量和ia表示质点的加速度m表示质点的惯性质量十.质心运动定理d2rdt2二mac工F表示质点系所受一切外力的质量和ia表示质点系的质心加速度cm表示质点系的总质量r表示质心的位置矢量ct表示在惯性系中观测到的时间十一.质点的动量定理工F二1(mV)二匝i

7、dtdt表示作用于质点的力的矢量和p表示质点动量对时间的变化率dtm表示质点的惯性质量十二.质点系动量定理id（工P）it工F表示作用于各质点外力的矢量和id（工p）表示质点系各质点动量的矢量和对时间的变化率dt十三.用冲量表示的质点的动量定理工Fdt=dpiI=T工Fdt=Jpdp=”-齐*iot0P0工Fdt表示合力的元冲量iP表示质点动量的元变化1表示质点所受合力在t-t0时间内的总冲量p0表示质点的初动量p表示质点的末动量十四.用冲量表示的质点系的动量定理（工F）dt=d（工p）iiI=Jt（工F）dt=工p-工p=p-piii00t0（工F）dt表示质点系所受合力的元冲量id（工p）

8、表示质点系动量和的元变化i工p表示质点系末动量之和i工p表示质点系各质点初动量之和0十五.质点系动量守恒定律根据质点系动量定理工F=(工p)得出在一定时间间隔内若工F=0则idtii工P=常矢量i工F=0表示质点系所受外力矢量和自始至终保持为零i工p=常矢量表示在一段时间内质点系动量守恒i条件：质点系所受外力矢量和始终为零十六动量沿某一坐标轴的投影守恒ix若工F=0，则工p=常量ix工F表示作用于质点系外力矢量和在x轴上的投影ix工P表示质点系动量在X轴上的投影ix十七.质点的动能定理dA=F-drA=Jvd(1mv2)=mv2-mv2v02220d(*mv2)表示质点动能的增量A表示作用于质

9、点的合力所做的功十八质点系的动能定理工A=EE工Ekk0工A+工A=EE工E外内kk0工A表示作用于质点系一切外力内力所做功的和工E表示末态时质点系内各质点动能之和k工E表示初态时质点系内各质点动能之和k0十九质点系的功能原理工A+工A=E(E+E)外非内非kpk0p0工A外非表示一切外部非保守力所做功的代数和工A内非表示一切内部非保守力所做功的代数和工(E+E)Lkpk0气）表示质点系总机械能的增量（末态-初态）保守力做功有动能和势能的相互转化，机械能等于动能与势能之和，保守力做功会引起质点系动能的改变却不会引起质点系机械能的改变.功能原理无需考虑保守力做功四大保守力：重力、万有引力、静电场

10、力、弹力二十质点系的机械能守恒定律工E+工E=常量kp条件：在一过程中外非保守力和每一对内非保守力都不做功二十一.质点对参考点的角动量定理dM二一LdtM表示作用于质点的合力对参考点的力矩dL表示质点对参考点的角动量对时间的变化率dt二十二.质点对参考点的角动量守恒定律若M0，则L=常矢量条件：作用于质点的合力对参考点O的力矩为零二十三.质点系对点的角动量定理L旷=匹i外dt汐卜表示质点系所受外力对于参考点o的力矩的矢量和dL表示质点系内各质点对于参考点O的角动量的矢量和对时间的变化率dt二十四.质点系对参考点的角动量守恒定律ydL根据质点系的角动量定理yM=外dt若工兀=，则L常矢量i外条件

11、：作用于质点系的合力对参考点0的力矩为零二十五.质点对轴的角动量定理M=rFsinaz11M=丝zdt此式为质点对参考点O的角动量定理在z轴上的投影r表示受力质点到轴的垂直距离F表示力在与z轴垂直的平面上的分力M表示作用于质点的合力对同一轴线的力矩z丝表示质点对z轴的角动量对时间的变化率dta为面对z轴观察由逆时针转至F转过的角度在惯性系中取参考点O，过O点取z坐标轴，质点对参考点O的角动量在z轴上的投影为MdLzdt二十六.质点对轴的角动量守恒定律TOC o 1-5 h zL=(rxp)=rpsinyzz11根据M=冬，若VM=0，则L=常量 HYPERLINK l bookmark103

12、zdtzz作用于质点的诸力对轴的力矩和为零二十七.质点系对轴的角动量定理VddL厶M=(rmsiny)=ri外zdtiiidtVM表示质点系所受一切外力对z轴的力矩之和汐卜zdLL表示质点系对于z轴的角动量对时间的变化率dt二十八.质点系对z轴的角动量守恒定律根据VM=V(rmsiny)=L,若VM=0,则L=Vrmsiny=常i外zdtiiidtZi外zziii量条件：质点系所受一切外力对z轴的力矩之和始终为零二十九.刚体的动量守恒定律p=mv=常矢量cF=mcidt-mac工F表示外力矢量和ia表示质心加速度c表述：若质点系所受外力矢量和为零，则动量守恒.如果刚体收到外力矢量和为零，那么动

13、量也守恒.刚体可看作不变质点系.三十平行轴定理I-I+md2cm表示刚体质量I表示刚体对质心轴的转动惯量c三十一d为两轴的垂直距离刚体定轴转动的角动量定理工M-I丁izdtzz工M表示刚体对z轴的力矩的矢量和izI丁表示转动惯量与角速度的乘积对时间的变化率dtzz三十二.用冲量表述的角动量定理工Mdt-d(I)izzz工Mdt表示刚体对轴外力冲量矩的代izd(I)表示刚体对z轴角动量的增量zz三十三.刚体定轴转动的转动定理工M-Iaizzziz表示外力对转轴的合力矩I表示刚体对轴的转动惯量a表示刚体的角加速度z三十四刚体无滑滚动的条件无滑滚动：车轮与支承面（不一定一直是地面，有时是木板等）的接

14、触点的速度相对于车轮质心的速度相同v=v+rx,a=a+rxaccv,a分别表示质心相对于惯性参考系的速度与加速度ccv,a分别表示车轮与支承面的接触点相对于惯性参考系的速度与加速度Ar表示车轮与支承面的接触点相对于质心轴的位置矢量三十五刚体定轴转动的动能定理工A=EfAeMdO=fAe（工M）d6外0外0外工A表示刚体所受外力矩做功的代数和外111212表示转动动能的增量2z2z0三十六刚体为不变质点系，刚体内力做功之和等于零刚体平面运动的基本动力学方程刚体随质心平动的动力学方程工F=maic刚体绕质心轴转动的动力学方程工M=Iaizzz工M表示作用于刚体各力对质心轴的合力矩izI表示刚体对

15、质心轴的转动惯量za表示刚体的角加速度z三十七刚体平面运动的动能E表示刚体平面运动动能k1mv2表示质心平动动能2c1I2表示刚体绕质心轴转动的动能2cI表示刚体绕质心轴的转动惯量c三十八刚体平面运动的动能定理工A=A(mv2+11&2)外2c2c工A-表示一切外力所做功的代数和外A(mv2+Ig)表示质点系动能增量2c2c对刚体来说，内力做功的代数和为零三十九简谐振动的能量转化E=1kA2sin2t+a)k20E=kA2cos2(wt+a)p2oE=1kA22k表示弹簧振子的劲度系数A表示弹簧振子的振幅四十简谐振动的动力学方程d2xdt2此式子由线性回复力公式F二-九x与牛顿第二定律公式F二

16、ma联立得出.其中，o=m，k表示弹簧振子的劲度系数，m表示小球的惯性质量.3。由振动系统的性质决定.四十一平面简谐波方程y=Acos(t)vx表示沿波的传播方向任一体元的平衡位置在x轴上的坐标y表示体元距平衡位置的位移亠表示沿X轴的传播方向，+表示逆X轴传播，-表示顺X轴传播v表示振动状态传播的速度，称为波速设一列平面简谐波沿X轴正向传播，为简单起见，选坐标原点x=0处体元相位为零的时刻为计时起点于是X二0处体元的运动学方程为y=AcosWt.四十二弹性介质中横波的波动方程d2yGd2ydt2pdx2P表示介质密度G表示切变模量y表示体元距平衡位置的位移x表示平衡位置在x轴上X处的坐标四十三

17、弹性横波中介质中体元的能量密度dExe=pW2A2sin2w(t-)dVvdE表示体元总能xdE=pdVW2A2sin2w(t-)vdV表示体元体积e表示单位体积介质中所具有的能量P表示介质密度W0表示振动系统中体元的最大位移A表示振动系统中体元的最大位移x表示体元的坐标t表示时间v表示波速四十四弹性介质横波中的平均能量密度e=1JTpw2A2sin2w(t-)dtT0ve=pw2A22e表示一个周期内能量密度的平均值p表示介质密度W表示振动的圆频率A表示振幅四十五.平均能流密度1I=8V=p2A2Vv表示波传播的方向与大小8表示平均能量密度四十六波源静止而观察者运动的多普勒效应vV二（l-）Vv表示观测频率表示波源频率v表示观察者的速率观v