第六章质心
质点组的运动比较复杂,采用两种眼光来处理
二、着眼于把握质点组的总体运动,再分析各个质点之间的相对运动。
即将质点组的复杂运动分解为这两种运动的叠加,这是一种新的途径,可将力学理论推向一个新的境界。
一、着眼于每个质点,平等地对待每个质点,将相互作用分为内部的外部的,分析了内部相互作用的若干特点之后,确定了质点组的动量变化定理及其守恒条件,机械能变化定理及其守恒条件,和角动量变化定理及其守恒条件,成功地解决了一批典型的力学问题,诸如:
–两体碰撞
–火箭推进速度–三种宇宙速度–有心运动
这标志着我们把牛顿力学理论推进到一个新的阶段。
是否存在这样一种运动,它反映了质点组总体运动的宏观特点?
θ
θ
2
λ
2R
m
说明
(1)质心相对于质点组的位置与坐标系无关,
质心的位置完全由质点组的质量分布决定
(2)对于密度均匀,形状对称的物体,其质心在物体的几何中心处
对于一般物体,质心不一定在物体上
例如圆环的质心在圆环的轴心上
锥体上滚
②物体若有某种对称性,质心就位于对称的位置。
它与牛顿第二定律在形式上完全相同,相应于系统的质量全部集中于系统的质心,在合外力的作用下,质心以加速度a c 运动
∑==N i i
C F a M 1
凡是由牛顿第二定律直接导出的定理,如质点动量变化定理,机械能变化定理,质点角动量变化定理,均适用于质心。
只需将质点的质量改换为质点组的总质量,力改换为合外力
系统内力不会影响质心的运动
定向爆破
质心参考系
质心参考系:随质心一起运动的平动参考系,简称质心系。
质心系以可以是惯性系,也可以是非惯性系。
在质心系中质心静止
c v i r c
r ic
r C
O
i
质心系中所有质点相对于质心的动量之和为零.若选质心为参考点,则质心的坐标始终为零。
质点组整体随质心的运动+各质点相对于质心的运动
质点组的复杂运动通常可分解为:
核反应中的资用能
高能粒子碰静止靶粒子能量利用率低,采用对撞
质心动能定理
质心系中质点组动能定理的微分形式
k
dE dW dW dW =++惯外内()()()0
i c i c i i c c i
i
dW m a dr a d m r a d Mr =-⋅=-⋅=-⋅=∑∑
惯k
k E W W dE dW dW ∆=+=+外内外内 ,质心系中质点组动能定理的微分形式和积分形式
与惯性系完全相同,机械能定理也相同。
质心系中质心位置矢量为常量
=c r d 0
=惯dW
m
m M。