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静摩擦力是指两物体没有相对运动但有相对运动趋势时产生的摩擦力。例如静摩擦力可以是从零到某个最大值之间的任一数值,我们将这个最大值称最大静摩擦力,其计算公式 H0—静摩擦系数,N—正压力
注意:该式只计算的是最大静摩擦力,对其它处于最大值和零之间静摩擦的只能根据实际情况受力分析确定。当物体之间因为滑动而产生的摩擦力,我们称之为滑动摩擦力,其计算公式 H滑动摩擦系数。
上面我们介绍了几种常见的力和常见的几种运动,那么物体受到的力和物体的运动到底有没有关系?如果有,那么应该遵循一个什么样的定律呢?这就引出了牛顿三个重要定律:
牛顿第一定律:“任何物体都保持静止或匀速直线运动状态,除非它受到作用力而被近改变这种状态”这一定律的实质是告诉我们力的作用能够迫使物体改变运动状态,揭示了力和运动的关系。那么这一关系如何得到量化呢?这就是牛顿第二定律。
牛顿第二定律:物体受到外力作用时,所获得的加速度a的大小与外力F的大小成正比,与物体的质量成反比,加速度的方向和外力相同,其数学表达式这一定律将力 和运动学中物理量加速度 联系在一起,明确了它们之间的数量关系,这是非常重要的一个定律,是我们习题求解时常用到的。
牛顿第三定律讲的是作用力和反作用力,因此又被称为作用力和反作用定律
若物体A以力F1作用于物体B,则同时物体B以力 作用于物体A,这两个力的大小相等,方向相反,两力作用在同一条直线上,如果F1、F2之间中有一个力称为作用力,则另一个力叫作反作用力,关于牛顿第三定律需要强调的是:
作用力和反作用力总是同时存在的
作用力和反作用力是作用在不同的物体上
作用力和反作用力是属于同一种类型的力
守恒定律这部分主要包括动量守恒定律和能量守恒定律。
首先我们来介绍动量守恒定律,从四个方面来介绍:
1.质点的动量守恒定律
和质点动量守恒定律相关的物理量主要有两个“动量”“冲量”什么是物体的动量呢?
物体的质量m和其速度v的乘积称为物体的动量,通常用P表示,动量是一个矢量,单位kg.m/s,冲量是指力在时间上的累积作用。通常用I表示,单位N?S.这是一个矢量,其计算公式
牛顿第二定律 指明了受力物体所受的力和加速度关系,但是这里的力是瞬时作用,物体的运动状态也是该瞬时的变化趋势,那么假使力不是瞬时的而是持续作用一段时间会产生什么现象呢?
根据
推知
左右积分
容易观察等式左侧为冲量定义,右边为状态改变前后动量差值,这说明力在时间上累积效果是使受力物体获得了动量变化,这就是动量定理。
2.质量系数的动量定理
首先要正确理解质点系的概念,上面介绍的动量定理通常以一个物体为研究对象得出的,假如说现在有若干个物体,它们存在相互作用,不言而喻,对这若干个物体中的每个物体单独而言,上述动量定理是适用的,如果现在我将这若干个物体看作一个整体,那么动量定理对这个整体是不是还成立呢?如果成立,满足什么条件?这就是质点系的动量定理。
所谓质点系就是指将相互作用的若干物体看成一个整体,当每个物体被看成质点时,这个整体就是质点系,亦称系统。
系统中质点与质点相互作用力称为内力
系统外的其它物体对系统任一质点的作用力称为外力,有了这些定义就可以明白质点系的动量定理。
质点系动量定理:作用在系统上的外力的总冲量等于系统总动量的增量,系统总动量增量等于系统中所有质点的动量增量的和。
当质点系所受外力为零或不受外力作用时,系统总动量保持不变——动量守恒定律
3.质点绕某一参考点转动时动量定律
在这种情况下的动量定理一般被称为质点的角动量定理,相应的动量守恒定律被称为角动量守恒定律,一定要注意质点绕某一参考点转动的条件。
首先我们要学习两个新的物理量,角动量和力矩。
角动量定义为:位矢和质点动量的向量积 大小: ;方向:垂直于 和 决定平面,指向右手螺旋定则判定。
当质点作圆周运动时 ,R为园周半径
力矩定义为:位矢和力的向量积
数值
方向垂直于 和 决定平面,指向按右手螺旋定则,单位N.m
有了上面两个概念,我们就可以了解质点绕某一参考点转动的条件下的角动量定理了,“作用在质点上的合外力矩等于质点角动量的变化率”如果质点或质点系所受外力矩的矢量和为零,则此质点系或质点的角动量保持不变,这就是质点绕某一参考点转动的条件下的角动量定律。