| 质点力学在大学物理中的作用 |
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或者持续一段距离,这就是力对时间的积累作用以及力对空间的积累作用,在这两种积累作用中,质点或质点系的能量、动量或角动量将发生变化或转移。当系统外力满足一论文联盟http://wWw.LWlm.Com
定条件时,在变化过程中的系统作为整体可能出现守恒的运动量。在质点力学中,由牛顿定律推出了机械能守恒、动量守恒和角动量守恒三个守恒关系,使复杂的力学研究得以简化。但是能量守恒与转化定律、动量守恒定律和角动量守恒定律的适用范围比牛顿定律更为广泛,它们不仅适用于力学,而且为物理学中各种运动形式所遵守。例如在微观领域中,牛顿定律已不适用,但这些守恒定律依然适用。比如爱因斯坦光电效应方程的提出,就是在微观领域中运用了能量守恒与转化定律;而康普顿效应的解释,则是在微观领域中运用了动量守恒定律及能量守恒与转化定律。
在物理学中,守恒定律是最强有力的分析手段。它们的实质是:在某种确定环境下,相互作用的物体无论发生什么样的变化,仍然有这种或那种可测度的量(如能量、动量、角动量等)的总和,在整个观察期间保持不变。守恒定律能透过零乱复杂的表面变化,指出一种或几种潜在的内部稳定性,这种稳定性一旦被确认,系统便由混乱变得井然有序。我们可以通过下面的例题略见一斑。
例3,如图3所示,一质量为1kg的小球系在长为lm的细绳下端,绳的上端固定在天花板上。起初把绳子放在与铅垂线成30°角处,然后放手使小球沿圆弧下落,试求绳与铅垂线成10°角时小球的速率。
分析求解:当绳与铅垂线的夹角为θ时,小球受到绳的拉力T和重力mg的作用。由于小球在运动的过程中T是变化的,因此用牛顿定律解决此题比较麻烦。但由于T方向始终与小球的运动方向垂直,在小球运动的过程中不做功,而mg则是保守力,因此小球在运动的过程中满足机械能守恒的条件。
先设小球质量为m,绳长为L,在起始时刻绳与铅垂线的夹角为30°,小球的速率v0=0;当绳与铅垂线的夹角为10°时,小球的速率为v。并设小球的末位置所在水平面为零势面,由机械能守恒定律得:
mgh=mg(Lcos10°-Lcos30°)= mv2
=1.53m•s-1
例4,一静止的物体,由于内部作用而上一页 [1] [2] [3] [4] [5] [6] 下一页 |
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