seegongsik
我的单词本
seegongsik
动力学 · 如何求解运动

用微积分看运动

从位置到速度,从速度到加速度。用变化率这一个概念贯穿粒子与刚体的运动。

14 / 14
01速度是位置的斜率,加速度是速度的斜率
从位置 x(t) 微分得 v = dx/dt、a = dv/dt,积分回溯
#车速表#GPS定位#仪表盘
02加速度恒定,v 与 x 就遵循公式
a 恒定 → v=v0+at, x=x0+v0t+½at², v²=v0²+2a·Δx,自由落体(a=g)
#自由落体#刹车距离#直线加速赛
03抛体运动是水平匀速与竖直匀加速的叠加
水平 x=vx·t 与竖直 y=vy·t-½gt² 叠加,射程与最高点
#投篮#炮弹#喷泉
04曲线运动的加速度分成切向与法向
速度沿切线,a_t=dv/dt 改变速率,a_n=v²/ρ 改变方向(向心)
#过山车#高速弯道#赛道
05合力产生加速度,ΣF = ma
合力 ΣF=ma,自由体图,质量=惯性 a=F/m,斜面 a=g sinθ
#电梯#滑梯#拖车
06功等于动能的变化
功 W=F·d(变力为 F-x 面积),W=ΔKE,KE=½mv²,功率 P=F·v
#弓箭#举重#汽车引擎
07只有保守力时,动能与势能之和保持不变
势能 mgh,KE+PE 守恒,单摆交换,v=√(2gh),非保守力=损耗
#过山车#秋千#钟摆
08冲量等于动量的变化
冲量 J=F·Δt=Δp,动量守恒,F=J/Δt(安全气囊),碰撞
#安全气囊#拳击#火箭推进
09碰撞守恒动量,恢复系数决定弹性
动量守恒 m₁u₁+m₂u₂=m₁v₁+m₂v₂,恢复系数 e=分离/接近,弹性与非弹性,动能留存 (1+e²)/2
#台球#汽车追尾#篮球弹跳
10转动用角位置、角速度、角加速度来描述
角位置 θ,ω=dθ/dt,α=dω/dt,匀角加速 ω=ω₀+αt·θ=ω₀t+½αt²,线↔角 v=rω·a_t=rα·a_n=rω²
#电风扇#旋转木马#硬盘
11一般平面运动是平动与转动之和
平动+转动分解,滚动 v=rω(d=rθ),点速度 v_P=v_O+ω×r(底0·心v·顶2v),瞬时转动中心 IC,摆线
#滚动车轮#自行车#保龄球
12相对运动靠切换参考系来求解
相对速度 v_B=v_A+v_{B/A},刚体两点 ω×r,相对加速度 α×r−ω²r,旋转系 v_rel,科里奥利 2ω×v_rel
#台风旋涡#侧风着陆#河上小船
13力矩产生角加速度,ΣM = Iα
力矩 M=F·d,转动惯量 I=Σmr²,转动牛顿 ΣM=Iα,形状 βMR²(环1·圆盘½·球⅖),平行轴 I=I_cm+Md²
#扳手#旋转门#飞轮
14转动也有动能,½Iω²
转动动能 ½Iω²,力矩做功 W=Mθ(P=Mω),滚动 KE=½mv²(1+β),能量守恒 mgh=½mv²(1+β),按形状的到达速率
#飞轮#滚下斜坡的球#悠悠球
如果有帮助,请支持我们