6.S:牛顿定律的应用(摘要)
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关键条款
倾斜曲线 | 在倾斜的道路上弯曲,其方式有助于车辆协调弯道 |
向心力 | 任何导致均匀圆周运动的净力 |
科里奥利力量 | 在旋转的参照系中观察时,惯性力会导致移动物体明显偏转 |
阻力 | 始终反对流体中物体运动的力;与简单的摩擦不同,阻力与该流体中物体速度的某种函数成正比 |
摩擦 | 对抗相对运动或试图在接触的系统之间运动的力 |
理想的银行业务 | 道路上弯道的倾斜,其中斜坡的角度允许车辆在没有轮胎和道路摩擦的情况下以一定的速度协调弯道;车辆上的净外力等于没有摩擦时的水平向心力 |
惯性力 | 没有物理来源的力量 |
动摩擦 | 对抗两个相互接触和相对于彼此移动的系统的运动的力 |
非惯性参照系 | 加速参考框架 |
静摩擦 | 对抗两个相互接触且不相对于彼此移动的系统的运动的力 |
终端速度 | 坠落物体达到的恒定速度,当物体的重量被向上的阻力平衡时,就会发生这种速度 |
关键方程
静摩擦的大小 | $$f_ {s}\ leq\ mu_ {s} N$$ |
动摩擦的大小 | $$f_ {k} =\ mu_ {k} N$$ |
向心力 | $$\ begin {split} F_ {c} & = m\ frac {v^ {2}} {r}\\ & = mr\ omega^ {2}\ end {split} $$ |
倾斜曲线的理想角度 | $$\ tan\ theta =\ frac {v^ {2}} {rg} $$ |
阻力 | $$F_ {D} =\ frac {1} {2} C\ rho A v^ {2} $$ |
斯托克斯定律 | $$F_ {s} = 6\ pi r\ eta v$$ |
摘要
6.1 用牛顿定律解决问题
- 牛顿运动定律可以应用于许多情况下来解决运动问题。
- 有些问题包含在物体上作用于不同方向的多个力向量。 一定要绘制图表,将所有力向量解析为水平和垂直分量,然后绘制自由体图。 务必分析物体的加速方向,这样你就可以确定 F net = ma 还是 F net = 0。
- 物体上的法向力在幅度上并不总是等于物体的重量。 如果物体垂直加速,则法向力小于或大于物体的重量。 此外,如果物体位于倾斜平面上,则法向力始终小于物体的全部重量。
- 有些问题包含多个物理量,例如力、加速度、速度或位置。 你可以应用运动学和动力学的概念来解决这些问题。
6.2 摩擦力
- 摩擦是一种接触力,它与两个系统之间的运动或尝试的运动背道而驰。 简单的摩擦力与支撑两个系统的法向力 N 成正比。
- 两种材料之间相对静止的静摩擦力的大小是使用静摩擦系数确定的,静摩擦系数取决于两种材料。
- 两种材料之间相对于彼此移动的动摩擦力是使用动摩擦系数确定的,动摩擦系数也取决于两种材料,并且始终小于静摩擦系数。
6.3 向心力
- 向心力\(\vec{F}_{c}\)是一种 “寻心” 力,始终指向旋转中心。 它垂直于线性速度,幅度为 $$F_ {c} = ma_ {c}\ ldotp$$
- 旋转和加速的参照系是非惯性的。 需要惯性力,例如科里奥利力,来解释此类帧中的运动。
6.4 阻力和终端速度
- 作用于在流体中移动的对象上的阻力与运动相反。 对于在空中以一定速度移动的较大物体(例如棒球),阻力是使用阻力系数(典型值在表 6.2 中给出)、面向流体的物体面积和流体密度来确定的。
- 对于在更密集的介质(例如水)中移动的小物体(例如细菌),阻力由斯托克斯定律给出。