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质点系动能定理-大学物理学(上册)

时间:2023-11-05 理论教育 版权反馈
【摘要】:现在讨论由n 个相互作用着的质点所组成的质点系.作用于该系统中各个质点的力所做的功分别为W1,W1,…,Wn,使得各质点由初动能Ek10,Ek20,…,Ekn0改变为Ek1,Ek2,…

质点系动能定理-大学物理学(上册)

现在讨论由n 个相互作用着的质点所组成的质点系.作用于该系统中各个质点的力所做的功分别为W1,W1,…,Wn,使得各质点由初动能Ek10,Ek20,…,Ekn0改变为Ek1,Ek2,…,Ekn.由质点的动能定理可得

将上述n 个式子相加,得

式中是系统内n 质点的初动能之和,是这些质点的末动能之和,是作用在这些质点上的力所做的功之和.作用在这些质点上的力,既有来自系统外的外力,也有来自系统内各质点间的相互作用力.因此,作用于质点系的力所做的功,应是一切外力对质点系所做的功与质点系内一切内力所做的功之和,即

上式表明,外力和内力对系统所做功的代数和,等于系统内所有质点的总动能的增量.这个结论称为质点系的动能定理.

例3.2 一质量为m 的陨石从距地面高h 处,由静止开始落向地面.设地球半径为R,地球质量为M,忽略空气阻力.求:(1)陨石下落过程中万有引力做的功;(2)陨石落地的速度.(www.xing528.com)

解 (1)陨石所受的万有引力为

式中G 为万有引力常量,r 为陨石离地面的高度,er是由地球中心指向陨石的单位矢量.取陨石落向地面的微小位移为dr′,与er的方向相反,dr′=-dr,则万有引力所做的功为

(2)根据动能定理,则陨石落地时的速度为

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