哈工大理論力學(xué)課件第一章

哈工大理論力學(xué)課件第一章目錄contents緒論牛頓運(yùn)動(dòng)定律動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律01緒論理論力學(xué)是一門研究物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和力的作用的科學(xué)。它基于牛頓三定律，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法，研究物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和力的作用效果。理論力學(xué)的研究對(duì)象包括質(zhì)點(diǎn)和剛體的運(yùn)動(dòng)、彈性體的變形和振動(dòng)、流體動(dòng)力學(xué)等。理論力學(xué)的定義與研究對(duì)象研究對(duì)象定義古代力學(xué)主要涉及簡(jiǎn)單機(jī)械和流體力學(xué)，如阿基米德在浮力和杠桿方面的貢獻(xiàn)。古代力學(xué)經(jīng)典力學(xué)時(shí)期，牛頓發(fā)表了《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，提出了三大牛頓運(yùn)動(dòng)定律和萬(wàn)有引力定律，奠定了經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)。經(jīng)典力學(xué)愛因斯坦相對(duì)論的出現(xiàn)，對(duì)經(jīng)典力學(xué)提出了挑戰(zhàn)，提出了時(shí)間和空間的相對(duì)性。相對(duì)論力學(xué)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)值方法的進(jìn)步，現(xiàn)代力學(xué)得到了迅速發(fā)展，廣泛應(yīng)用于工程和科學(xué)領(lǐng)域?，F(xiàn)代力學(xué)理論力學(xué)的發(fā)展歷程重要性理論力學(xué)是物理學(xué)和工程學(xué)的重要基礎(chǔ)學(xué)科，為其他學(xué)科提供了基本的原理和方法。應(yīng)用理論力學(xué)的應(yīng)用廣泛，包括航空航天、機(jī)械、土木、交通、船舶等領(lǐng)域。例如，火箭發(fā)射需要理解力學(xué)原理，飛機(jī)設(shè)計(jì)需要考慮空氣動(dòng)力學(xué)和材料力學(xué)。理論力學(xué)的重要性與應(yīng)用02牛頓運(yùn)動(dòng)定律一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。定義意義應(yīng)用闡述了物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變需要外力作用，是慣性原理的表述。在分析力學(xué)問(wèn)題時(shí)，首先考慮物體是否受到外力作用，以及外力作用的方向和大小。030201牛頓第一定律定義：物體的加速度與作用力成正比，與物體的質(zhì)量成反比。數(shù)學(xué)表達(dá)式：F=ma。意義：揭示了力與加速度之間的直接關(guān)系，是動(dòng)力學(xué)的基本規(guī)律。應(yīng)用：用于分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，以及求解物體的加速度、速度和位移等物理量。01020304牛頓第二定律兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。定義闡述了力的相互作用的性質(zhì)和規(guī)律，是牛頓運(yùn)動(dòng)定律的重要組成部分。意義在分析力學(xué)問(wèn)題時(shí)，需要考慮物體之間的相互作用力，以及這些力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的影響。應(yīng)用牛頓第三定律

單位制和量綱分析單位制為了度量物理量的大小，需要建立一定的單位制。國(guó)際單位制是目前使用最為廣泛的單位制。量綱分析通過(guò)量綱分析可以確定物理量的單位和相互關(guān)系，有助于理解和分析物理問(wèn)題。應(yīng)用在進(jìn)行理論分析和計(jì)算時(shí)，需要使用正確的單位制，同時(shí)進(jìn)行量綱分析可以幫助我們發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤和不合理的地方。03動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律動(dòng)量定理描述了力的時(shí)間累積效應(yīng)，即物體動(dòng)量的變化等于作用力與時(shí)間的乘積。定義$DeltaP=FcdotDeltat$，其中$DeltaP$是動(dòng)量的變化量，$F$是作用力，$Deltat$是作用時(shí)間。公式在分析動(dòng)力學(xué)問(wèn)題時(shí)，動(dòng)量定理常用于計(jì)算物體速度的變化或沖量。應(yīng)用動(dòng)量定理定義$m_1v_1+m_2v_2=m_1v'_1+m_2v'_2$，其中$m_1,m_2$是質(zhì)量，$v_1,v_2$是速度，$v'_1,v'_2$是速度變化后的值。公式應(yīng)用在分析碰撞、火箭推進(jìn)等動(dòng)力學(xué)問(wèn)題時(shí)，動(dòng)量守恒定律是重要的理論基礎(chǔ)。動(dòng)量守恒定律指出，在沒(méi)有外力作用的情況下，系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。動(dòng)量守恒定律質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律對(duì)于質(zhì)點(diǎn)，動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律的表述與上述內(nèi)容一致。質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律對(duì)于多個(gè)質(zhì)點(diǎn)組成的質(zhì)點(diǎn)系，動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律的表述需要考慮內(nèi)力和外力的作用。內(nèi)力不會(huì)改變系統(tǒng)的總動(dòng)量，而外力則會(huì)引起系統(tǒng)動(dòng)量的變化。質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律04動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律推導(dǎo)過(guò)程動(dòng)能定理的推導(dǎo)基于牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，通過(guò)分析力對(duì)時(shí)間的累積效應(yīng)來(lái)得出動(dòng)能的變化。定義物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量稱為動(dòng)能，用公式表示為(E_k=frac{1}{2}mv^2)。應(yīng)用場(chǎng)景動(dòng)能定理在分析力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、碰撞等問(wèn)題中有著廣泛的應(yīng)用，是解決物理問(wèn)題的重要工具之一。動(dòng)能定理123一個(gè)系統(tǒng)在沒(méi)有外力做功或者外力做功為零的情況下，系統(tǒng)的機(jī)械能保持不變的規(guī)律。定義機(jī)械能守恒定律基于牛頓第一定律和動(dòng)能定理推導(dǎo)而來(lái)，它反映了能量守恒和轉(zhuǎn)換的基本規(guī)律。推導(dǎo)過(guò)程機(jī)械能守恒定律在解決各種機(jī)械運(yùn)動(dòng)問(wèn)題中有著廣泛的應(yīng)用，如自由落體、拋體運(yùn)動(dòng)、彈性碰撞等。應(yīng)用場(chǎng)景機(jī)械能守恒定律質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的動(dòng)能定理01質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能的改變量等于合外力的功，即(DeltaE_k=W_{ext})。質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系的機(jī)械能守恒定律02質(zhì)點(diǎn)和質(zhì)點(diǎn)系在沒(méi)有非保守力做功的情況下，機(jī)械能保持不變。應(yīng)用