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哈工大理论力学课件第一章目录contents绪论牛顿运动定律动量定理和动量守恒定律动能定理和机械能守恒定律01绪论理论力学是一门研究物体运动规律和力的作用的科学。它基于牛顿三定律,运用数学方法,研究物体的运动规律和力的作用效果。理论力学的研究对象包括质点和刚体的运动、弹性体的变形和振动、流体动力学等。理论力学的定义与研究对象研究对象定义古代力学主要涉及简单机械和流体力学,如阿基米德在浮力和杠杆方面的贡献。古代力学经典力学时期,牛顿发表了《自然哲学的数学原理》,提出了三大牛顿运动定律和万有引力定律,奠定了经典力学的基础。经典力学爱因斯坦相对论的出现,对经典力学提出了挑战,提出了时间和空间的相对性。相对论力学随着计算机技术和数值方法的进步,现代力学得到了迅速发展,广泛应用于工程和科学领域。现代力学理论力学的发展历程重要性理论力学是物理学和工程学的重要基础学科,为其他学科提供了基本的原理和方法。应用理论力学的应用广泛,包括航空航天、机械、土木、交通、船舶等领域。例如,火箭发射需要理解力学原理,飞机设计需要考虑空气动力学和材料力学。理论力学的重要性与应用02牛顿运动定律一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。定义意义应用阐述了物体运动状态的改变需要外力作用,是惯性原理的表述。在分析力学问题时,首先考虑物体是否受到外力作用,以及外力作用的方向和大小。030201牛顿第一定律定义:物体的加速度与作用力成正比,与物体的质量成反比。数学表达式:F=ma。意义:揭示了力与加速度之间的直接关系,是动力学的基本规律。应用:用于分析物体的运动状态变化,以及求解物体的加速度、速度和位移等物理量。01020304牛顿第二定律两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。定义阐述了力的相互作用的性质和规律,是牛顿运动定律的重要组成部分。意义在分析力学问题时,需要考虑物体之间的相互作用力,以及这些力对物体运动状态的影响。应用牛顿第三定律
单位制和量纲分析单位制为了度量物理量的大小,需要建立一定的单位制。国际单位制是目前使用最为广泛的单位制。量纲分析通过量纲分析可以确定物理量的单位和相互关系,有助于理解和分析物理问题。应用在进行理论分析和计算时,需要使用正确的单位制,同时进行量纲分析可以帮助我们发现错误和不合理的地方。03动量定理和动量守恒定律动量定理描述了力的时间累积效应,即物体动量的变化等于作用力与时间的乘积。定义$DeltaP=FcdotDeltat$,其中$DeltaP$是动量的变化量,$F$是作用力,$Deltat$是作用时间。公式在分析动力学问题时,动量定理常用于计算物体速度的变化或冲量。应用动量定理定义$m_1v_1+m_2v_2=m_1v'_1+m_2v'_2$,其中$m_1,m_2$是质量,$v_1,v_2$是速度,$v'_1,v'_2$是速度变化后的值。公式应用在分析碰撞、火箭推进等动力学问题时,动量守恒定律是重要的理论基础。动量守恒定律指出,在没有外力作用的情况下,系统的总动量保持不变。动量守恒定律质点的动量定理和动量守恒定律对于质点,动量定理和动量守恒定律的表述与上述内容一致。质点系的动量定理和动量守恒定律对于多个质点组成的质点系,动量定理和动量守恒定律的表述需要考虑内力和外力的作用。内力不会改变系统的总动量,而外力则会引起系统动量的变化。质点和质点系的动量定理和动量守恒定律04动能定理和机械能守恒定律推导过程动能定理的推导基于牛顿第二定律和运动学公式,通过分析力对时间的累积效应来得出动能的变化。定义物体由于运动而具有的能量称为动能,用公式表示为(E_k=frac{1}{2}mv^2)。应用场景动能定理在分析力学、动力学、碰撞等问题中有着广泛的应用,是解决物理问题的重要工具之一。动能定理123一个系统在没有外力做功或者外力做功为零的情况下,系统的机械能保持不变的规律。定义机械能守恒定律基于牛顿第一定律和动能定理推导而来,它反映了能量守恒和转换的基本规律。推导过程机械能守恒定律在解决各种机械运动问题中有着广泛的应用,如自由落体、抛体运动、弹性碰撞等。应用场景机械能守恒定律质点和质点系的动能定理01质点和质点系动能的改变量等于合外力的功,即(DeltaE_k=W_{ext})。质点和质点系的机械能守恒定律02质点和质点系在没有非保守力做功的情况下,机械能保持不变。应用
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