清华大学物理学概论第1章牛顿定律2(动力学).ppt

* 将地心看做非惯性系 地球上任何质量为m的质点受的平移惯性力都应为 将太阳看做惯性系 地球绕太阳的公转加速度为： 太阳引力失重 * 受到太阳的引力 则：太阳引力和惯性力之和是 在地心参考系（非惯性系）中 物体受的惯性力是 * 1）惯性力可以抵消引力－－太阳引力失重 说明加速效应与引力效应相当（爱因斯坦提出广义相对论的基本实验事实之一） 2）验证惯性定律的参考系在哪？ 太空中的太阳引力失重的参考系 （广义相对论定义的局域惯性系） 讨论 * 在飞船中 可验证惯性定律 宇航员将水果摆放在立圆的圆周上， 不受力，维持图形不变 * 飞船中验证了惯性定律 （真正验证惯性定律的参考系恰恰是相对牛顿惯性系的加速系，认识上的飞跃） * 涨潮 和 退潮 2. 潮汐现象 日涨为潮 夜涨为汐 利用平移惯性力可解释潮汐现象 * 解释： 在地球上分析：海水除了受太阳(月亮)的引力外 还需考虑地球是个非惯性系的惯性力 在质量较大的运动空间中 由于太阳（月球）引力强度不同（存在引力梯度） 从而质点的‘合力’不同 整个质点系就会发生形变 以太阳引力变化为例图示定性说明 假设平移惯性力强度处处相等 * 注意：平移惯性力为 太阳引力在质点与太阳的连线方向 示意地球表面海水形状 * * 地球 月亮 涨潮 落潮 月球对地面上海水的引潮力 落潮 涨潮 月 月 日 地 地 大潮 小潮 大潮与小潮 日 引潮力常触发地震 地震常发生于阴历初一、十五附近（大潮期），如： 76.阴7.2,唐山 93.阴8.15,印度 95.阴12.17,神户 * ▲固体潮（形变）： 月 变形滞后,造成地 球对月球引力矩, 阻止月球自转 · · 地球 ●使月球自转和公转周期最终达到一致。 影响： ●使地球自转变慢。 ●使接近大星体的小星体被引潮力撕碎。 化石生长线判断： 3亿年前，一年约400天。 由植物年轮，珊瑚和牡蛎 如SL─ 9慧星被木星引潮力撕碎（1992） 。 * 三. 匀速转动非惯性系中的惯性力 1.离心力 inertial centrifugal force 惯性力只有 转盘相对惯性系的加速度是 o 在转盘参考系中： 相对转盘静止的物体m的 叫惯性离心力 * 2 . 科里奥利力 Coriolis force 相对转动参考系运动的物体的惯性力是： 除有离心力外 还有科里奥利力 ^ 简单推导 * 1、科里奥利力的特征 1）与相对速度成正比 只有在转动参考系中运动时才出现 2）与转动角速度一次方成正比 当角速度较小时，科氏力比惯性离心力更重要 3）科氏力方向垂直相对速度 该力不会改变相对速度的大小 4）科氏力在地球上的表现 讨论 科氏力： * ?北半球的河流 水流的右侧被冲刷较重 ?落体向东偏斜 ?付科摆摆动平面偏转 证明地球的自转 北半球的科氏力 信风的形成 旋风的形成 * 赤道附近的信风 (北半球东北， 南半球东南) * 傅科摆 ▲傅科摆 摆锤28kg，摆平面转动） ? 顶视 1 1? 2 2? 3 摆平面转动周期 北京， 巴黎， 这是在地球上验证地球转动的著名的实验 （傅科，1851，巴黎伟人祠，摆长67m， 地球 摆 实物演示科氏力 * * * 动量定理 角动量定理 动能定理 牛顿运动定律 质点力学 质点系力学 刚体力学 牛顿力学 * §1.4 牛顿运动定律 一.牛顿运动定律 1.牛顿运动第一定律 内容 惯性定律 重要概念 1.惯性 inertia (惯性定律) 2.惯性系 惯性定律在其中严格成立的参考系 叫惯性参考系 简称惯性系 维持原运动状态的属性 * 最好的惯性系： FK4系 是由1535个恒星平均静止位形作为基准的参考系 哪些参考系是惯性系呢？ 只能靠实验来确定 相对已知惯性系匀速运动的参考系也是惯性系 目前惯性系的认识情况是 * 地面参考系 自转加速度 地心参考系 公转加速度 太阳参考系 绕银河系加速度 稍好点的惯性系： 太阳 一般工程上 可用的惯性系 地球(地心或地面) * 2.牛顿第二定律 定义质点动量： 内容： 某时刻质点受的合力为 则，合力与动量的变化率有关系： * 重要概念 在惯性系中使用 惯性质量 (惯性的量度) 在牛顿力学范围内由于质量测量与运动无关，所以常见到关系是： 两式统一的证明 * 3.牛顿第三定律 内容 作用与反