理论力学知识要点(九)

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动能定理


1.力的功是如何定义的?


力的功是力在一段路程中对物体作用所累计的效果,其结果引起能量的改变和转化。


2.质点在变力作用下沿曲线运动时,如何求力的功?


积分Fds


3.理解变力作用下沿曲线运动时,求功的矢量点乘形式?


合力在某一路程上的功,等于各分力分别在该路程中的功的代数和。


4.理解弹性力做功的特点?


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弹性力的功,等于弹簧初变形的平方与未变形的平方之差与弹簧刚度系数乘积的一半。当弹簧的变形量(不论伸长或缩短)减少,即λ1>λ2时,弹性力作正功;反之,当弹簧的变形量增大,即λ1<λ2时,弹性力作副功。


5.理解重力做功的特点?


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6.绕定轴转动的刚体,推导力的功的计算公式?


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7.求任意运动刚体上力系的功的基本方法是什么?


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8.如何利用力系的简化及等效原理求任意运动刚体上力系的功?


见上


9.质点的动能是如何定义的?


质点的质量与其速度平方的乘积的一半,即1/2mv2称为质点的动能。


10.动能和动量有什么区别?

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11.质点系的动能是如何定义的?


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12.分别按照不同的运动形式(平移、定轴转动和平面运动),计算刚体的动能?


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13.推导质点的动能定理的微分形式和积分形式?


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14.力作功的正负,如何影响质点动能的变化?


外力对物体做正功,物体的能量增加;外力对物体做负功或 物体对外做功,物体能量减少。


15.推导质点系动能定理的微分形式和积分形式?


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16.什么是理想约束?


约束力作功等于零的约束。


17.理想约束有什么特点?



18.理解滑动摩擦力做功的特点?


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19.质点系的内力做功是否一定为0?


内力作功之和不一定等于零。

1、当质点系内部有相对位移时内力作功不等于零;

2、刚体所有内力作功之和等于零。


20.刚体左右内力做功的和=0.



21.应用质点系的动能定理时,应注意:理想约束的约束力不作功,而质点系的内力做功之和不一定等于零。



22.功率是如何定义的?


单位时间力所作的功。


23.推导功率的计算表达式?


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24.每台机床、每部机器能够输出的最大功率是一定的。



25.推导作用在转动刚体上的力的功率的计算表达式?



26.写出功率方程?


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27.功率方程有什么意义?什么是输入功率、无用功率和输出功率?


质点系动能对时间的一阶导数,等于作用于质点系的所有力的功率的代数和。

输入功率:微小时间间隔内输入的功率

无用功率:无用阻力所消耗的功率

输出功率:有用阻力所消耗的功率


28.机械效率是如何定义的?它的物理意义是什么?


一般把机器在稳定运转阶段中的输出功率与输入功率的比值,称为机器的接卸效率。

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29.什么是力场?什么是势力场和有势力?


立场:力取决于物体所在位置的空间。

势力场(保守力场):场力的功只与力作用点的始、末位置有关, 与路径无关。

有势力(保守力):重力、弹性力、万有引力等。


30.什么是势能?


见下


31.什么是零势能点?在势力场中如何让衡量势能的大小?


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32.如何衡量质点系在势力场中的势能?


质点系从某位置到其零势能位置的运动过程中,各有势力做功的代数和为此质点系在该位置的势能。


33.如何衡量有势力做的功?



34.什么是机械能?


质点系在某瞬时动能和势能的代数和。


35.什么是机械能守恒定律?推到其数学表达式?


当做功的力都是有势力时,质点系的机械(总)能保持不变。

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36.什么是保守系统和非保守系统?


质点系仅在有势力作用下运动时,机械能守恒.此类系统称保守系统.


37.质点和质点系的普遍定理包括那些?这些定理可以分为哪两类?各有什么特点?


动量定理、动量矩定理、动能定理

矢量方法和能量方法

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达朗贝尔定理


1.达朗贝尔原理为何又称为动静法?



2.质点的惯性力是如何定义的?


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3.什么是质点的达朗贝尔原理?


作用在质点上的主动力、约束力和虚加的惯性力在形式上组成平衡力系。


4.什么是质点系的达朗贝尔原理?有哪两种表述方法?


质点系中每个质点上作用的主动力、约束力和惯性力在形式上组成平衡力系。


5.什么是惯性力系?


应用动静法求解质点系动力学问题时,需在质点系矢积所受的力系上虚加各质点的惯性力。这些惯性力构成一个力系,称为惯性力系。


6.如何确定惯性力系简化的主矢大小和方向?


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7.刚体平移时,惯性力系如何简化?


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8.刚体定轴转动时,惯性力系如何简化?


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9.有质量对称平面的刚体,平行于此平面运动时。惯性力系如何简化?


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10.推导刚体绕定轴转动是,避免出现轴承附加约束力的条件?



11.什么是惯性主轴?和中心惯性主轴?


在一个空间直角坐标系中,若物体的三个惯性积有两个为零,则其公用坐标轴,称为“惯性主轴”

中心惯性主轴是指满足Mo=0的转轴为惯性主轴通过质心的惯性主轴。


12.什么是静平衡和动平衡?


【静平衡】在转子一个校正面上进行校正平衡,校正后的剩余不平衡量,以保证转子在静态时是在许用不平衡量的规定范围内,为静平衡又称单面平衡。

【动平衡】在转子两个校正面上同时进行校正平衡,校正后的剩余不平衡量,以保证转子动态时是在许用不平衡量的规定范围内,为动平衡又称双面平衡。

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虚位移原理


1.什么是约束?什么是约束方程?


限制质点或质点系运动的各种条件称为约束。表示限制条件的数学方程称为约束方程。


2.什么是几何约束?


限制质点或质点系在空间几何位置的条件称为几何约束。


3.什么是运动约束?


限制质点系运动情况的运动学条件称为运动约束。


4.什么是非定常约束和定常约束?


约束条件不随时间改变的约束为定常约束。

当约束条件与时间有关,并随时间变化时称为非定常约束。


5.什么是非完整约束和完整约束?


如果约束方程中不含有坐标对时间的导数,或者约束方程中虽有坐标对时间的导数,但这些导数可以经过积分运算化为有限形式,则这类约束称为完整约束。

如果在约束方程中含有坐标对时间的导数(例如运动约束),且这些导数不可以经过积分运算化为有限形式,这类约束称为非完整约束。一般地,非完整约束方程只能以微分形式表达。


6.什么是双侧约束和单侧约束?


只限制质点或质点系单一方向运动的约束称为单侧约束。

在两个相对的方向上同时对质点或质点系进行运动限制的约束称为双侧约束。


7.什么是虚位移?


质点系中的质点发生的约束允许的任意的无限小的位移,称为质点系(在该瞬时)的虚位移。


8.变分符号有什么含义?


虚位移可以是线位移,也可以是角位移。通常用变分符号δ 表示虚位移。


9.虚位移与实际位移有什么区别?


实位移是在一定的力作用下和给定的初条件下运动而实际发生的;虚位移是在约束容许的条件下可能发生的。

实位移具有确定的方向,可能是微小值,也可能是有限值;虚位移则是微小位移,视约束情况可能有几种不同的方向。

实位移是在一定的时间内发生的;虚位移只是纯几何的概念,完全与时间无关。

在定常约束下,微小的实位移必然是虚位移之一。而在非定常约束下,微小实位移不再是虚位移之一。


10.什么是虚功?


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11.什么是理想约束?


如果在质点系的任何虚位移上,质点系的所有约束力的虚功之和等于零,则称这种约束为理想约束。


12.虚位移原理(虚功位移)的内容是什么?推导虚位移原理?


具有双面、定常、理想约束的静止质点系,其平衡的必要和充分条件是:所有主动力在任何虚位移上的虚功之和等于零。

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