经典力学相对性原理(刚体静力学的基本原理有哪些?)
经典相对性原理(伽利略相对性原理):任何密闭惯性参照系内的试验,无法判断参照系是静止还是做匀速直线运动。相对论相对性原理:物理体系的状态据以变化的定律,同描述这...
随着科技的发展,力学原理介绍的今日更新也在不断地推陈出新。今天,我将为大家详细介绍它的今日更新,让我们一起了解它的最新技术。
经典力学相对性原理
经典相对性原理(伽利略相对性原理):任何密闭惯性参照系内的试验,无法判断参照系是静止还是做匀速直线运动。
相对论相对性原理:物理体系的状态据以变化的定律,同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是用两个在互相匀速移动着的坐标系中的哪一个并无关系。
问题:一辆地面上匀速运动的车上,从车顶,自由掉下一个物体,车上的人,与车下的人所观测到的运动轨迹不是相同的数学表达形式。不能用系数简单的统一。
不同点是经典力学相对性原理只适用于描述机械运动的力学规律,采用的是各惯性系不变的绝对时空观,推导出的是伽利略变换,可以保证机械力学规律的坐标变换不变性,但不能保证电磁运动规律的坐标变换不变性,所以本质上只适用于低速力学现象。
相对论(Relativity)的基本假设是相对性原理,即物理定律与参照系的选择无关。狭义相对论和广义相对论的区别是:
前者讨论的是匀速直线运动的参照系(惯性参照系)之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中(非惯性系),并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中。
流体静力学原理
流体静力学原理:流体静力学研究的对象是静止的流体,即不受外力作用而保持静止的流体。在这种情况下,流体内部各点的压力是相等的,这是流体静力学的基本原理之一。
静止液体内的压力(压强)分布,压力对器壁的作用,分布在平面或曲面上的压力的合力及其作用点,物体受到的浮力和浮力的作用点,浮体的稳定性以及静止气体的压力分布、密度分布和温度分布等。从广义上说,流体静力学还包括流体处于相对静止的情形,例如盛有液体的容器绕一垂直轴线做匀速旋转时的自由表面为旋转抛物面就是一例。
天文学
流体静力平衡是恒星不会向内坍缩(内爆)或爆炸的原因。在天文物理,在恒星内部给定的任何一层,都是在热压力(向外)和在其外物质的质量产生的压力(向内)平衡的状态,这种平衡称为流体静力平衡。
恒星就像一颗气球,在气球中,气球内部的气体向外挤压,大气压力和弹性材料提供足够的向内的抵抗压力,使气球的内外压力平衡。在恒星的情况下,恒星内部的质量提供向内的压力,各向同性的重力场压缩恒星使它成为最紧凑的形状:球形。
但是请注意,一颗恒星只能成为理想的球体,原因只与自身的重力相关。在实际的情况下,所有其它的力都是改变向外的,最常被注意到的就是由恒星自转产生的离心力。
一颗自转的恒星会依据其角速度成为在流体静力平衡下的椭球体;在此点上,它将成为雅可比(不规则)椭圆,更高的旋转速度就会形成梨形。一个极端的例子就是织女星,它的自转周期是12.5小时,因此它的赤道比两极胖了约20%。
初中力学的所有规律及原理,初二的
1、重力:G=mg 弹力F=kx
2、摩擦力:影响滑动摩擦力的大小因素:压力的大小和接触面的粗糙程度
3、杠杆平衡的条件:F1L1=F2L2(动力臂式阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一)
4、滑轮:定滑轮不能省力,但可以改变拉力的方向,它实质上就是一个等臂杠杆。
动滑轮不能改变拉力方向,但可以省力一半,它实质上是一个动力臂2倍于阻力臂的杠杆
5、压强:压力的作用效果跟压力的大小和受力面积的大小有关
压强的计算公式:P=F/S
液体内部压强的特点:液体内部向各个方向都有压强
在液体的同一深度处向各个方向的压强都相等
同种液体的内部压强随深度的增加而增大
不同液体的内部压强,在同一深度处,密度越大压强越大
液体内部压强的计算公式:P=pgh
6、浮力:浮力的计算公式:(1)二次称量法F浮=G-F
(2)压力差法F 浮=F下-F上
(3)公式法F浮=G排=p夜gV排
(4)漂浮(或悬浮)法F浮=G
物体的浮沉条件:F浮>G时,上浮 (p液>p物)
F浮=G时,悬浮 (p液=p物)
F浮=G时,漂浮 (p液>p物)
F浮<G时,下沉直至沉底 (p液<p物)
刚体静力学的基本原理有哪些?
公理1
力的平行四边形法则。作用在物体同一点上的两个力可合成一个合力,合力的作用点也在该点,
大小和方向由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。用矢量表示为:
FR=F1+F2[1]?
作用于物体同一点上的二力可以合成为一个力(称为合力)。合力作用点仍在该点,合力的大小和方向由以两分力为邻边构成的平行四边形的对角线确定。例如,以作用于A点的二力F1、F2的力矢量构成平行四边形ABCD,则对角线就代表合力矢量R(图a)。显然,只
作出力三角形ABC(图b),也可求得合力矢量R[2]?。
公理2
二力平衡公理。作用在刚体上的两力平衡的充要条件是:两力的大小相等、方向相反且作用在同一直线上。
公理3
加减平衡力系公理。在作用于刚体的任一力系上,增加或减去任意的平衡力系,不会改变原力系对刚体的作用,即原力系的效应不变。
公理4
作用和反作用公理。两物体间存在作用力与反作用力,两力大小相等、方向相反、分别作用在两个物体上,作用线沿同一直线。
公理5
刚化原理。变形体在某一力系作用下处于平衡,如将此变形体刚化为刚体,则其平衡状态不变。
上述公理中,公理2、3只适用于刚体。公理5则有如下特点:例如绳子是变形体,在一对拉力作用下处于平衡,如将绳子刚化为刚性杆,它仍然是处于平衡的。也就是能使变形体平衡的力系也必然能使刚体平衡;反之则不然,一对压力可使刚性杆平衡,但却不能使绳子平衡。由此可知,刚体上力系的平衡条件只是变形体平衡的必要条件,而非充分条件。
从静力学公理出发,通过数学演绎方法可推导出许多新结论,如力的可传性。如下图所示刚体
的A点作用有力F,如果在作用线的B点增加一对力(F′,F″),且有F′=F,F″=–F′。根据公理2,力系(F′,F″)是平衡力系;再根据公理3去掉力系(F,F″),得到作用于B点的等效力F′。最后结论:作用在刚体上某点的力,可沿其作用线移到刚体内任意一点,并不改变此力对刚体的作用,这就是力的可传性。
论证
公理2可直接由经验证实。公理2的条件对于非刚体是不充分的。例如,软绳受两个等值反向的拉力作用可以平衡而受两个等值反向的压力作用就不能平衡。
公理1是意大利达·芬奇先作实验研究,后由荷兰S.斯蒂文通过大量实验在1586年论证得到的。了解力的矢量特性是人类对力认识的一个飞跃,由此才产生数学上的矢量代数和矢量分析。
公理4是牛顿提出的运动三定律之一。公理2和公理4的区别在于:公理2中的二力作用在同一物体上,而公理4中的二力分别作用于不同的物体上。
公理5主要用于研究变形体的平衡。刚体平衡的充分必要条件仅是变形体平衡的必要条件,而非充分条件。由公理5可以看出刚体静力学对研究变形体平衡的重要性。
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