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匀速圆周运动的特点:轨迹是圆,角速度,周期,线速度的大小(注:因为线速度是矢量,"线速度"大小是不变的,而方向时时在变化)和向心加速度的大小不变,且向心加速度方向总是指向圆心。
线速度定义:质点沿圆周运动通过的弧长ΔL与所用的时间Δt的比值叫做线速度,或者角速度与半径的乘积。
线速度的物理意义:描述质点沿圆周运动的快慢,是矢量。
角速度的定义:半径转过的弧度(弧度制:360°=2π)与所用时间t的比值。
周期的定义:作匀速圆周运动的物体,转过一周所用的时间。
转速的定义:作匀速圆周运动的物体,单位时间所转过的圈数。线速度
线速度 ,角速度
由以上可推导出线速度v=ωr,
求线速度,除了可以用 ,也可推导出v=2πr/T(注:T为周期)=ωr=2πrn(注:n代表转速,n与T可以互相转换,公式为T=1/n),π代表圆周率
同样的,求角速度可以用ω=弧度/t =2π/T=v/r=2πn
其中S为弧长,r指半径,V为线速度,a为加速度,T为周期,ω为角速度(单位:rad/s)。
任何物体在作圆周运动时需要一个向心力,因为它在不断改变速度。对象的速度的速率大小不变,但方向一直在改变。只有合适大小的向心力才能维持物体在圆轨道上运动。这个加速度(速度是一个矢量,改变方向的同时可以不改变大小)是由向心力提供的,如果不具备这一条件,物体将脱离圆轨道。注意,向心加速度是反映线速度方向改变的快慢。
物体在作圆周运动时速度的方向相切于圆周路径。匀速圆周运动物体所受合 力的方向一直指向圆心,即此来改变速度的方向。
向心力可以使物体不脱离轨道。一个很好的例子是重 力。 地面重力给人造卫星必要的力使其在沿轨道运动。
物理学上,向心力与物体速度的平方及它的质量和半径倒数成正比:
F = mv^2/r,F=mω^2r(v是线速度,ω是角速度)
所以如果我们知道了力大小,质量,半径,我们可以算出对象旋转速度。 如果我们知道了速度,质量,半径,我们可以算出力大小。符号记为如下:
F = ma
是的,合外 力=质量乘以加速度,所以:
a = v^2/r =(2π)^2r/T^2
质量符号去除—用 F和 ma 取代. 因此求加速度可以不用知道物体的质量。
当一质点在一平 面做圆周运动时在另一正交平面的射影是做简 谐 运 动,与弹簧振子的运动形式一样,加速度在不断变化中。
如果物体沿半径是R的圆周作匀速圆周运动,运动一周的时间为T,则线速度的大小等于角速度大小和半径R的乘积.
v=ωR,使用这一公式时应注意,角度的单位一定要用弧度,只有角速度的单位是弧度/秒时,上述公式才成立.1、v(线 速 度)=l/t=2πr/T=ωr=2πrf=2πnr(l代表弧长,t代表时间,r代表半径,n为频率,ω为角速度)
2、ω(角 速 度)=θ/t=2π/T=2πf(θ表示角度或者弧度)
3、T(周 期)=2πr/v=2π/ω
4、f(频 率)=1/T
6、Fn(向心力)=mrω^2=mv^2/r=mr4π^2/T^2=mr4π^2f^2
7、an(向 心 加 速 度)=rω^2=v^2/r=r4π^2/T^2=r4π^2n^2
8、绳子拉球过顶点时重力充当向心力,即mg=mv^2/r,因此最小速度为v=(gr)^(1/2)
9、Jmax(功最大值)=Fn×π r
杆拉球时,v过顶点的最小速度为0匀速圆周运动向心力公式的推导
设一质点在A处的运动速度为Va,在运动很短时间⊿t后,到达B点,设此是的速度为Vb
由于受向心力的作用而获得了一个指向圆心
速度⊿v,在⊿v与Va的共同作用下而运动到B点,达到Vb的速度
则矢量Va+矢量⊿v=矢量Vb,矢量⊿v=矢量Vb-矢量Va
用几何的方法可以得到Va与Vb的夹 角等于OA与OB的夹角,当⊿t非常小时
⊿v/v=s/r(说明:由于质点做匀速圆周运动,所以Va=Vb=v,s表示弧长,r表示半径)
所以⊿v=sv/r
⊿v/⊿t=s/⊿t * v/r,其中⊿v/⊿t表示向心加速度a,s/⊿t 表示线速度
所以a=v^2/r=rω^2=r4π^2/T^2=r4π^2n^2
F(向心力)=ma=mv^2/r=mrω^2=m4π^2/T^2r
将平面里的 二 维 匀速圆周运动一维化
建立一个模型:质量为m的小球与一劲度系 数为k的弹簧(原长无限短)相连,在平 面 直 角 坐 标 系x-y里做角速度为ω,半径为A的匀速圆 周 动。
此时F(向心力)=kA=m(4π^2/T^2)r可知T=2π√k/m
在x轴上有 Vx=Vcos(ωt+φ)Fx=kx=kAsin(ωt+φ)即x=kAsin(ωt+φ)
同理,y轴上有Vy=Vsin(ωt+φ)Fy=ky=kAsin(ωt+φ) 即y=kAcos(ωt+φ)
简谐运动知识点总结
(1)、简谐运动:
物体在跟位移大小成正比,且总是指向平衡位置的力作用下的振动。受力特征:kxf对简谐运动的理解:?
①、简谐振动是最简单最基本的振动;
②、简谐运动的位移按正弦规律变化,所以它不是匀变速运动,而是变力作用下的非匀变速运动。
③、简谐运动具有重复*的运动轨迹,若轨迹不重复,则一定不是简谐运动。
(2)、描述简谐运动的物理量。 平衡位置:做往复运动的物体能够静止的位置,叫作平衡位置。振动:物体(或其一部分)在平衡位置
附近所做的往复运动,对振动的三点透析:
振动的轨迹:振动物体可能作直线运动,也可能做曲线运动,所以其轨迹可能是直线或曲线。
振动的特征:往复*。振动的条件:每当物体离开平衡位置后,它就受到一个指向平衡位置的力,该力使物体产生回到平衡位置的效果(即回复力)、并将其看作受到的阻力足够小。此时认为它做自由振动。
振幅a:
定义:振动物体离开平衡位置的最大距离,叫作振动的振幅(或省略作振幅)。
单位:m(米)
物理意义:反映振动的强弱和振动的空间范围,对同一系统,振幅越大,系统的能量越大。?
振幅和位移的区别:
1、振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离,位移是振动物体相对平衡位置的位置变化。
2、振幅时表示振动强弱的物理量,位移表示的是某一时刻振动质点的位置。
3、振幅是标量,位移是矢量周期t:
定义:做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间。单位:s
物理意义:表示振动的快慢,周期越长表示物体振动的越慢,周期越短表示物体振动得越快。
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