理论力学 碰撞问题 PPT课件
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理论力学-碰撞PPT课件

锤不回跳,此时可近似认为k =0,于是汽锤效率
m2 0.949% 4
m1m2
2021
25
§19-5 碰撞冲量对绕定轴转动刚体的作用 撞击中心
设刚体绕固定轴z 转动,转动惯量为IZ,受到外碰撞冲量
S (e) i
(i1,2, ,n)
的作用。
碰撞开始时 Lz1 I z1
碰撞结束时 Lz2 I z 2
的积分形式为:
m um vS
(1-19)
2021
8
对于有n个质点组成的质点系,将作用于第 i 个质点上的
碰撞冲量分为外碰撞冲量
S
( i
e
)
和内碰撞冲量
S
( i
i
)
,则有:
m iu i m iv i S i(e ) S i(i) ( i 1 ,2 , ,n )
将这n个方程相加, 且Si(i) 0(内碰撞冲量总是成对出现的),故
2021
1
在前面讨论的问题中,物体在力的作用下,运动速度都 是连续地、逐渐地改变的。本章研究另一种力学现象——碰 撞,物体发生碰撞时,会在非常短促的时间内,运动速度突 然发生有限的改变。本章研究的主要内容有碰撞现象的特征, 用于碰撞过程的基本定理,碰撞过程中的动能损失,撞击中 心。
2021
2
第十九章 碰撞 §19–1 碰撞现象及其基本特征 碰撞力
§19-2 用于碰撞过程的基本定理
§19–3 质点对固定面的碰撞 恢复系数
§19–4 两物体的对心正碰撞 动能损失
§19–5 碰撞冲量对绕定轴转动刚体的作用
撞击中心
小结
2021
3
§19-1 碰撞现象及其基本特征 碰撞力
碰撞:运动着的物体在突然受到冲击(包括突然受到约 束或解除约束)时,其运动速度发生急剧的变化,这种现象 称为碰撞。
理论力学课件第12章

对球B,应用动能定理,则有
得
1
0 mu22 mgl (1 cos )
2
(d)
u2 2 gl (1 cos )
将式(d)、(e)代入式(c)中,解得
k 2
1 cos
1 cos30
1 2
1 0.353
1 cos
1 cos 45
(e)
小为
v v 3 0.2
a
0
0.002
m/s2 1 400 m/s2
设在敲击时,钉给手锤的力为F,手锤重为G,可写出手锤的
动力学基本方程为
ma F G
由方程解得
F m( g a) 1 409.8 N
可见,碰撞力F远远大于手锤的重量G。如果碰撞时间再短一
些或碰撞前后的速度变化更大一些,则碰撞力将更大。碰撞力
(12-14)
将式(12-13)和(12-14)代入式(12-12),得
mm
1
T T1 T2 (1 k ) 1 2 (v1 v2 )[(v1 u1 ) (v2 u2 )]
2
m1 m2
由式(12-6),得
u1 u2 k (v1 v2 )
于是
T T1 T2
(12-6)化为
u
k
v
若球自由下落,则可通过球距离固定面的高度H和回跳
的高度h来表示k。由自由落体公式可知
| v | 2 gH
于是得
| u | 2 gh
u
k
v
h
H
图12-3
(12-10)
测出球的降落高度H和回跳高度h,即可计算出球和固定面两种材料
16-4 碰撞课件 (共15张PPT)

【例1 】质量相等的两只小球A、B,在光滑的水平面上沿
同一直线向同一方向运动,A球的初动量为7kg.m/s, B
球的初动量为5kg.m/s,当A球追上B球发生碰撞后, A、
B两球的动量可能为:( A A.PA=6 Kg.m/s B.PA=3 Kg.m/s C.PA=-2 Kg.m/s D.PA=-4 Kg.m/s
' 2 v 2 2
非弹性碰撞
碰撞
1 1 1 2 ' 2 m 1v 1 > m 1v 1 + m 2 2 2
' 2 v 2 2
正碰(对心碰撞) 碰撞的 维度
斜碰(非对心碰撞)
三、散射
1.概念:微观粒子的碰撞叫做散射。 微观粒子发生对心碰撞的概率很小,多数粒子碰撞后飞向四面八方。
' m 1v1 = m 1v ' + m v 2 1 2
弹性碰撞 有无 能量 损失
1 1 1 2 ' 2 m 1v 1 = m 1v 1 + m 2 2 2
' m 1v1 = m 1v ' + m v 2 1 2
V0=0
μ= 0
若两钢球碰撞后粘在一起运动,动量是否守恒?机械 能是否守恒?试计算说明。
v
V0=0
μ= 0
一、弹性碰撞与非弹性碰撞
1. 弹性碰撞:如果碰撞过程中机械能守恒,这样的 碰撞叫弹性碰撞。 动能 动能 弹性势能 例如:钢球、玻璃球的碰撞 2.非弹性碰撞:如果碰撞过程中机械能不守恒,这 样的碰撞叫非弹性碰撞。 动能
两物体的速度分别为:
m1 m2 v1 v1 m1 m2
'
2m1 v v1 m1 m2
理论力学经典-碰撞PPT课件

最后得到碰撞后,二飞船的速度分别为
vA= 0.09i 50.03j0.02 km, /s vB= 0.28im 5 /s
vA = x0 .0. m 9, 5v /B s = x0 .2m 8295/s
请注意:
1、乒乓球在运动的过程中发生了几次碰撞?
2、这种碰撞具有. 什么特点?
30
1、 主要是来球和回球方向两次碰撞。
2、 摩擦力的作用,使球发生旋转,回球碰撞台面后的速度大于
球拍击出的速度。
.
31
来球与球拍的碰撞-挥拍击来球, 球受 FN1 和 F1 两个力。 FN1 为法向正 压力; F1 为摩擦力。而且,F1> FN1 。碰撞后,球在前进的同时发生旋转。
应用刚体平面运动的积分形式
m v 1 x v 1 x Ix e0 F 1 x F N 1 xd t
例题3
mB
vB
mA
vA
B
A
m A1 8 13k 0, gm B6.613k 0; g 在惯性v参 A = 0.2 考 0 i0.0 系 j3 0.中 0k2 m : , /vsB0
求:1.对接成功后,联合体的质心速度; 2.对接不成功,恢复系数e=0.95,碰撞后二者的速度。
(以上分析中均可略. 去飞船的转动)
对于球B
kII1 2m m B Bv vB vB vv vB vB v
k I2 vB vA
I1. vA vB
16
对于球A与固定平面的正碰撞情形
k I2 vB vA I1 vA vB
AA
vBvB0
,kI2vA I1 vA
h2 h1
vAv'A
vA2g1h , vA2g2h
B
vA= 0.09i 50.03j0.02 km, /s vB= 0.28im 5 /s
vA = x0 .0. m 9, 5v /B s = x0 .2m 8295/s
请注意:
1、乒乓球在运动的过程中发生了几次碰撞?
2、这种碰撞具有. 什么特点?
30
1、 主要是来球和回球方向两次碰撞。
2、 摩擦力的作用,使球发生旋转,回球碰撞台面后的速度大于
球拍击出的速度。
.
31
来球与球拍的碰撞-挥拍击来球, 球受 FN1 和 F1 两个力。 FN1 为法向正 压力; F1 为摩擦力。而且,F1> FN1 。碰撞后,球在前进的同时发生旋转。
应用刚体平面运动的积分形式
m v 1 x v 1 x Ix e0 F 1 x F N 1 xd t
例题3
mB
vB
mA
vA
B
A
m A1 8 13k 0, gm B6.613k 0; g 在惯性v参 A = 0.2 考 0 i0.0 系 j3 0.中 0k2 m : , /vsB0
求:1.对接成功后,联合体的质心速度; 2.对接不成功,恢复系数e=0.95,碰撞后二者的速度。
(以上分析中均可略. 去飞船的转动)
对于球B
kII1 2m m B Bv vB vB vv vB vB v
k I2 vB vA
I1. vA vB
16
对于球A与固定平面的正碰撞情形
k I2 vB vA I1 vA vB
AA
vBvB0
,kI2vA I1 vA
h2 h1
vAv'A
vA2g1h , vA2g2h
B
6.3碰撞(1)8882346页PPT

碰撞力(瞬时力):在碰撞过程中出现的数值 很大的力称为碰撞力;由于其作用时间非常短促, 所以也称为瞬时力。
24.05.2020
14
设榔头重10N,以v1=6m/s的速度撞击铁块,碰撞时间
=1/1000s , 碰撞后榔头以v2=1.5m/s的速度回跳。求榔头打
击铁块时力的平均值。
锤的平均加速度:
a )v 2 ( v 1 ) 1 .5 6 7 5 0 0 m /s2 0 .0 0 1
0<e<1 部分弹性碰撞:变形不能完全恢复。
e=1 完全弹性碰撞:无能量损耗,变形可完全恢复;
e=0 完全塑性碰撞:能量完全损耗,变形完全不能恢复。
24.05.2020
23
二、用于碰撞过程的动力学定理 1. 用于碰撞过程的动量定理
p 2p 1IR e Iie m v C 2 m v C 1 IR e I ie
不利因素:机械、仪器及其它物品由于碰撞而 造成损坏等。 有利方面:利用碰撞进行工作,如锻打金属, 用锤打桩等。
24.05.2020
16
近4年全国道路交通事故基本情况
年份 道路交通 事故数(起)
06 51,572
死亡 人数 7,806
受伤 人数 50,697
直接经济损 失(亿)
3
07 327,209 81,649 380,442
12
08 265,204 73,484 304,919
10.1
09 238,351 67,759 275,125
9.1
24.05.2020
17
1912年4月10日,号称永不沉没的超级巨轮“泰坦尼克号”由 英国往纽约处女航,在大西洋洋面行驶时因与冰山发生碰撞 而沉没,造成船上2235人中的1522人丧身.
24.05.2020
14
设榔头重10N,以v1=6m/s的速度撞击铁块,碰撞时间
=1/1000s , 碰撞后榔头以v2=1.5m/s的速度回跳。求榔头打
击铁块时力的平均值。
锤的平均加速度:
a )v 2 ( v 1 ) 1 .5 6 7 5 0 0 m /s2 0 .0 0 1
0<e<1 部分弹性碰撞:变形不能完全恢复。
e=1 完全弹性碰撞:无能量损耗,变形可完全恢复;
e=0 完全塑性碰撞:能量完全损耗,变形完全不能恢复。
24.05.2020
23
二、用于碰撞过程的动力学定理 1. 用于碰撞过程的动量定理
p 2p 1IR e Iie m v C 2 m v C 1 IR e I ie
不利因素:机械、仪器及其它物品由于碰撞而 造成损坏等。 有利方面:利用碰撞进行工作,如锻打金属, 用锤打桩等。
24.05.2020
16
近4年全国道路交通事故基本情况
年份 道路交通 事故数(起)
06 51,572
死亡 人数 7,806
受伤 人数 50,697
直接经济损 失(亿)
3
07 327,209 81,649 380,442
12
08 265,204 73,484 304,919
10.1
09 238,351 67,759 275,125
9.1
24.05.2020
17
1912年4月10日,号称永不沉没的超级巨轮“泰坦尼克号”由 英国往纽约处女航,在大西洋洋面行驶时因与冰山发生碰撞 而沉没,造成船上2235人中的1522人丧身.
理论力学PPT课件第6章 6.3碰撞46页PPT

1987年12月20日,“多纳帕斯号”(设计载人:608人,经改装 后可载人:1518人,实际载人:3000人),在往马尼拉方向行驶 时因与油轮相撞而起火,造成船上3000人几乎丧身.
2019/10/8
19
2. 研究碰撞的基本假设:
(1) 在碰撞过程中,重力、弹性力等非碰撞力与碰撞力相比 小得多,其作用可以忽略不计。但必须注意,在碰撞前和 碰撞后,非碰撞力对物体运动状态的改变作用不可忽略。 (2) 由于碰撞时间极短,而速度又是有限量,所以物体在 碰撞过程的位移很小,可以忽略不计,即认为物体在碰撞 开始时和碰撞结束时的位置相同。
v1
v2
u1
u2
取整体,由冲量守恒,有 m 1 v 1 m 2 v 2 m 1 u 1 m 2 u 2 以及:e u2 u1 v1 v2
2019/10/8
31
u1v1(1e)m 1m 2m 2(v1v2)v1
u2v2(1e)m 1m 1m 2(v1v2)v2
2. 用于碰撞过程的冲量矩定理
L O 2 L O 1 M 0 e M 0 ( I i e )
2019/10/8
25
用于定轴转动刚体碰撞时的微分方程积分形式
J O z2 J O z1 M O e z =m O z ( I i e )
用于平面运动刚体碰撞时的微分方程积分形式
T= m1m2
2m1 m2
v12=1T1m1
m2
说明系统损失的动能与两物体的质量比有关。
2019/10/8
34
工程应用:
T=
T1
1 m1
m2
(1) 打桩时,希望桩获得尽可能多的动能,去克服土
壤给桩的阻力,这就要求损失的动能越少越好。这时
2019/10/8
19
2. 研究碰撞的基本假设:
(1) 在碰撞过程中,重力、弹性力等非碰撞力与碰撞力相比 小得多,其作用可以忽略不计。但必须注意,在碰撞前和 碰撞后,非碰撞力对物体运动状态的改变作用不可忽略。 (2) 由于碰撞时间极短,而速度又是有限量,所以物体在 碰撞过程的位移很小,可以忽略不计,即认为物体在碰撞 开始时和碰撞结束时的位置相同。
v1
v2
u1
u2
取整体,由冲量守恒,有 m 1 v 1 m 2 v 2 m 1 u 1 m 2 u 2 以及:e u2 u1 v1 v2
2019/10/8
31
u1v1(1e)m 1m 2m 2(v1v2)v1
u2v2(1e)m 1m 1m 2(v1v2)v2
2. 用于碰撞过程的冲量矩定理
L O 2 L O 1 M 0 e M 0 ( I i e )
2019/10/8
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用于定轴转动刚体碰撞时的微分方程积分形式
J O z2 J O z1 M O e z =m O z ( I i e )
用于平面运动刚体碰撞时的微分方程积分形式
T= m1m2
2m1 m2
v12=1T1m1
m2
说明系统损失的动能与两物体的质量比有关。
2019/10/8
34
工程应用:
T=
T1
1 m1
m2
(1) 打桩时,希望桩获得尽可能多的动能,去克服土
壤给桩的阻力,这就要求损失的动能越少越好。这时
碰撞(公开课)ppt

3. 完全非弹性碰撞:碰撞中能量损失最大 碰撞之后两物体结合到一起,以共同速度运动
即:动量守恒,动能不守恒
三、对心碰撞与非对心碰撞 1、对心碰撞——正碰:
碰前运动速度与两球心连线处于同一直线上
2、非对心碰撞——斜碰: 碰前运动速度与两球心连线不在同一直线上
【设问】斜碰过程满足动量守恒吗?为什么?如图, 能否大致画出碰后A球的速度方向?
② 若m1>m2 , 则v1’>0;且v2’一定大于0
若m1<m2 , 则v1’<0;且v2’一定大于0
③若 m2>>m1 , 则v1’= -v1 , v2’=0 .
④ 若 m1 >> m2 , 则v1’= v1,v2’=2v1 .
小结:质量相等,交换速度; 大碰小,一起跑;小碰大,要反弹
2. 非弹性碰撞:碰撞中有能量损失 即:动量守恒,动能不守恒
按能量损失的情况分
斜碰
弹 性 碰 撞 : 动量守恒,动能没有损失
非 弹 性 碰 撞 : 动量守恒,动能有损失 完全非弹性碰撞: m1v1+m2v2=(m1+m2)v
,动能损失最大
1、现有AB两滑块,质量分别为3m和m,以相同的 速率v在光滑水平面上相向运动,发生了碰撞, 已知碰撞后,A静止不动,则这次碰撞是()
• 以v2=0.8m/s 的初速度水平向右运动, (取g= 10m/s2)求:
• (1)物块和小车相对静止时,物块和小车的速度 大小和方向
• (2)为使物块不从小车上滑下,小车的长度L至
少多大?
v1
m
M v2
解:(1)木块先向左匀减速运动到0,再匀加 速运动到共同速度V
由动量守恒定律 V=0.4m/s
即:动量守恒,动能不守恒
三、对心碰撞与非对心碰撞 1、对心碰撞——正碰:
碰前运动速度与两球心连线处于同一直线上
2、非对心碰撞——斜碰: 碰前运动速度与两球心连线不在同一直线上
【设问】斜碰过程满足动量守恒吗?为什么?如图, 能否大致画出碰后A球的速度方向?
② 若m1>m2 , 则v1’>0;且v2’一定大于0
若m1<m2 , 则v1’<0;且v2’一定大于0
③若 m2>>m1 , 则v1’= -v1 , v2’=0 .
④ 若 m1 >> m2 , 则v1’= v1,v2’=2v1 .
小结:质量相等,交换速度; 大碰小,一起跑;小碰大,要反弹
2. 非弹性碰撞:碰撞中有能量损失 即:动量守恒,动能不守恒
按能量损失的情况分
斜碰
弹 性 碰 撞 : 动量守恒,动能没有损失
非 弹 性 碰 撞 : 动量守恒,动能有损失 完全非弹性碰撞: m1v1+m2v2=(m1+m2)v
,动能损失最大
1、现有AB两滑块,质量分别为3m和m,以相同的 速率v在光滑水平面上相向运动,发生了碰撞, 已知碰撞后,A静止不动,则这次碰撞是()
• 以v2=0.8m/s 的初速度水平向右运动, (取g= 10m/s2)求:
• (1)物块和小车相对静止时,物块和小车的速度 大小和方向
• (2)为使物块不从小车上滑下,小车的长度L至
少多大?
v1
m
M v2
解:(1)木块先向左匀减速运动到0,再匀加 速运动到共同速度V
由动量守恒定律 V=0.4m/s
001碰撞ppt 30张

6、完全非弹性碰撞:
V1 V2
光滑
m1 v1 m 2 v 2 (m1 m 2 )v 1 1 1 2 2 m1 v1 m 2 v 2 (m1 m 2 )v 2 Ek max 2 2 2
碰撞的分类
正碰
按碰撞前后速度方向的关系分 按能量损失的情况分
斜碰
弹 性 碰 撞 : 动量守恒,动能没有损失 非 弹 性 碰 撞 : 动量守恒,动能有损失 完全非弹性碰撞: m1v1+m2v2=(m1+m2)v, 动能损失最大
B
B.动量不守恒,机械能不守恒
C.动量守恒,机械能不守恒 D.动量不守恒,机械能守恒
5.(多选)如图甲所示,在光滑水平面上的两小球发生正
碰.小球的质量分别为m1和m2.图乙为它们碰撞前后的s-
t(位移—时间)图象.已知m1=0.1 kg.由此可以判断(
C
)
A.碰前m2静止,m1向右运动 B.碰后m2和m1都向右运动 C.m2=0.3 kg
求:(1)滑块A与滑块B碰撞结束瞬间的速度;
(2)被压缩弹簧的最大弹性势能.
【解析】(1)滑块A下滑过程中机械能守恒,设A到达水平面
时速度为v1,由机械能守恒定律有
m A gh
A、B碰撞过程中动量守恒,设滑块A与滑块B碰撞结束瞬间
1 m A v12 , 解得v1 2gh 2
的速度为v2,由动量守恒定律有
' m1v1 m2 v2 m1v1' m2 v2
弹性碰撞中没有机械能损失
1 1 1 1 2 2 '2 ' 2 m1v1 m2 v 2 m1v1 m2 v 2 2 2 2 2
2m2 v2 m1 m2 v1 v m1 m2
碰撞PPT精品课件

2、斜碰:碰撞前的相对速度 方向不在两球的连心线上
四、弹性碰撞和非弹性碰撞
• 1、碰撞:两个或两个以上的物体在相遇 的极短时间内产生非常大的相互作用。 其特点是:相互作用时间短,作用力变 化快和作用力的峰值大。因此其他外力 可以忽略不计。
• 2、弹性碰撞:两物体碰撞后形变能完全 恢复,则没有能量损失,碰撞前后两小 球构成的系统的动能相等,这样的碰撞 为弹性碰撞。
,因此被清政府长期列为禁书。
黄宗羲、顾炎武、王夫之
顾炎武—亭林先生
黄宗羲—梨洲先生
王夫之—船山先生
人物生平简介:
顾炎武(1613—1682),号亭林,江苏昆山人 。年轻时参加“复社”反宦官斗争。清军南下,参 加当地的抗清斗争。抗清失败后,遍游华北,载书 自随。所至垦田度地,访问风俗,搜集材料,尤致 力于边防和西北地理的研究。顾炎武学问广博,对 经史子集、音韵训诂、典章制度、兵农经济、郡邑 掌故,都有深入的研究。晚年拒绝清政府的征辟, 专志经学的研究。著有《日知录》《天下郡国利病
二、倡导经世致黄用宗羲、顾炎武、王夫之
顾炎武—亭林先生 黄宗羲—梨洲先生 王夫之—船山先生
共同的生活背景:处在动荡的年代,都参加了抗清斗争
以天下为己任的经世致用思想
何谓“经世致用”——中国宋代后逐渐形成的一种提倡研究 当前社会政治、经济等实际问题,要求经书研究与当时社会 的迫切问题联系起来,并从中提出解决重大问题方案的治学 方法。又称经世致用之学。其特点是以史为鉴,学术研究和 现实结合,解释古代典籍为手段,从中发挥自己的社会政治
C、对君主专制造成了猛烈的冲击
D、直接推动了变革当时社会的实践
5、关于孟子的民贵的君评轻D述思,想正和确明的清是之(际对)君主专制的批判思想
四、弹性碰撞和非弹性碰撞
• 1、碰撞:两个或两个以上的物体在相遇 的极短时间内产生非常大的相互作用。 其特点是:相互作用时间短,作用力变 化快和作用力的峰值大。因此其他外力 可以忽略不计。
• 2、弹性碰撞:两物体碰撞后形变能完全 恢复,则没有能量损失,碰撞前后两小 球构成的系统的动能相等,这样的碰撞 为弹性碰撞。
,因此被清政府长期列为禁书。
黄宗羲、顾炎武、王夫之
顾炎武—亭林先生
黄宗羲—梨洲先生
王夫之—船山先生
人物生平简介:
顾炎武(1613—1682),号亭林,江苏昆山人 。年轻时参加“复社”反宦官斗争。清军南下,参 加当地的抗清斗争。抗清失败后,遍游华北,载书 自随。所至垦田度地,访问风俗,搜集材料,尤致 力于边防和西北地理的研究。顾炎武学问广博,对 经史子集、音韵训诂、典章制度、兵农经济、郡邑 掌故,都有深入的研究。晚年拒绝清政府的征辟, 专志经学的研究。著有《日知录》《天下郡国利病
二、倡导经世致黄用宗羲、顾炎武、王夫之
顾炎武—亭林先生 黄宗羲—梨洲先生 王夫之—船山先生
共同的生活背景:处在动荡的年代,都参加了抗清斗争
以天下为己任的经世致用思想
何谓“经世致用”——中国宋代后逐渐形成的一种提倡研究 当前社会政治、经济等实际问题,要求经书研究与当时社会 的迫切问题联系起来,并从中提出解决重大问题方案的治学 方法。又称经世致用之学。其特点是以史为鉴,学术研究和 现实结合,解释古代典籍为手段,从中发挥自己的社会政治
C、对君主专制造成了猛烈的冲击
D、直接推动了变革当时社会的实践
5、关于孟子的民贵的君评轻D述思,想正和确明的清是之(际对)君主专制的批判思想
理论力学第十六章 碰撞 教学PPT详述

e I2 v1
I1
v1
v1 2gh1 , v1 2gh2
e h2 h1
n
A
B h1 h2 v'1 v1
C
例题8-1
两小球的质量分别为m1和m2 ,碰撞开始时两质心的速度分 别为v1和v2 ,且沿同一直线,如图所示。如恢复系数为e, 试求碰撞后两球的速度和碰撞过程中损失的动能。
v1
C1
v2
冲量矩定理
根据研究碰撞问题的基本假设,在碰撞过程中,质点系内各质点的位 移均可忽略,因此,可用同一矢 ri 表示质点 Mi 在碰撞开始和结束时的位 置。 质点对固定点的动量矩为
碰前: MO (mivi ) ri mivi
碰后: MO (mivi ) ri mivi
所以
ri mivi ri mvi ri Ii
例如,两直径25mm的黄铜球,以72mm/s的相对法向 速度碰撞,碰撞时间只有0.0002秒。
碰撞的物体间产生巨大的碰撞力。
例如,用铁锤打击钢板表面。
接示波器
力传感器
塑料
碰撞问题基本特征
碰撞的物体间产生巨大的碰撞力。
例如,用铁锤打击钢板表面。
锤重4.45N; 碰撞前锤的速度 457.2 mm/s; 碰撞的时间间隔 0.00044s; 撞击力峰值 1491 N, 静载作用的335倍。
T0
T1 T0
设锤头在和桩开始接触时具有的速度是 v1 ,则初动能
➢ 理想情况e =1时,碰撞结束后,物体能完全恢复原来的形状,这
种碰撞称为完全弹性碰撞。
➢ 在另一极端情况 e =0 时,说明碰撞没有恢复阶段,即物体的变
形不能恢复,碰撞结束于变形阶段,这种碰撞称为非弹性碰撞或塑 性碰撞。
碰撞规律及应用ppt

'
…③ …④
这是弹性碰撞的范解,反应弹性碰撞的一 般规律。 如碰撞前,m1和m2相向运动,取v1为参 考正方向,则v2为负值代入③和④中即可。
弹性碰撞问题的特殊情况
上例中,若m2碰止,则取v2=0,
m1 m2 v1 v1 m1 m2
'
…⑤,
…⑥
上例中,若 则 v1' v1 , v2 ' 2v1 v2 表现为碰后m1几乎速度不变,m2碰后以 较 大速度分离。
碰撞规律及应用
重庆市江津第五中学校 杨福勇
【学的目标】
知道碰撞的类型。 知道弹性碰撞的范解及特例。 学会解碰撞的题型,培养应用能量和动量
知识解决力学综合问题的能力。
【知识回顾】
1 1 2 2 1.机械能守恒表达式。 mv1 mgh1 mv 2 mgh 2 2 2
2.动量守恒表达式。m1v1 m2v2 m v m2v2
问题一解析
问题二 如图,质量均为m的三个小球A、B、C, 置于光滑水平面上,小球BC间夹有原来已经完全 压紧而不能再压缩的轻弹簧,两小求用细线连接, 使弹簧不能伸展。现小球A以初速度v0沿小球BC 的连线方向向B运动,相碰后AB粘合在一起,而 连接BC的细线受到扰动突然断开,弹簧伸展,从 而使C与AB分离,脱离弹簧后C的速度为v0,求: (1)弹簧所释放的弹性势能Ep (2)若使A以初速度v向B运动,小球C脱离 弹簧后的速度为2v0,则A的初速度v为多大?
A V0 B Q
O
P
引导分析要点:
1.A、B两球在O点发生的弹性碰撞中,遵守 机械能守恒和动量守恒。应用弹性碰撞的 一般规律可以得出两球碰后的速v1和v2表 达式,其中含有未知的m1和m2 2.根据两球碰后运动又在P点相遇的情况, 结合位移关系和等时关系,得出v1和v2的 比值关系。 3.结合以上1和2,即可解得m1/m2的值。
…③ …④
这是弹性碰撞的范解,反应弹性碰撞的一 般规律。 如碰撞前,m1和m2相向运动,取v1为参 考正方向,则v2为负值代入③和④中即可。
弹性碰撞问题的特殊情况
上例中,若m2碰止,则取v2=0,
m1 m2 v1 v1 m1 m2
'
…⑤,
…⑥
上例中,若 则 v1' v1 , v2 ' 2v1 v2 表现为碰后m1几乎速度不变,m2碰后以 较 大速度分离。
碰撞规律及应用
重庆市江津第五中学校 杨福勇
【学的目标】
知道碰撞的类型。 知道弹性碰撞的范解及特例。 学会解碰撞的题型,培养应用能量和动量
知识解决力学综合问题的能力。
【知识回顾】
1 1 2 2 1.机械能守恒表达式。 mv1 mgh1 mv 2 mgh 2 2 2
2.动量守恒表达式。m1v1 m2v2 m v m2v2
问题一解析
问题二 如图,质量均为m的三个小球A、B、C, 置于光滑水平面上,小球BC间夹有原来已经完全 压紧而不能再压缩的轻弹簧,两小求用细线连接, 使弹簧不能伸展。现小球A以初速度v0沿小球BC 的连线方向向B运动,相碰后AB粘合在一起,而 连接BC的细线受到扰动突然断开,弹簧伸展,从 而使C与AB分离,脱离弹簧后C的速度为v0,求: (1)弹簧所释放的弹性势能Ep (2)若使A以初速度v向B运动,小球C脱离 弹簧后的速度为2v0,则A的初速度v为多大?
A V0 B Q
O
P
引导分析要点:
1.A、B两球在O点发生的弹性碰撞中,遵守 机械能守恒和动量守恒。应用弹性碰撞的 一般规律可以得出两球碰后的速v1和v2表 达式,其中含有未知的m1和m2 2.根据两球碰后运动又在P点相遇的情况, 结合位移关系和等时关系,得出v1和v2的 比值关系。 3.结合以上1和2,即可解得m1/m2的值。
碰撞问题分析PPT课件

由此可知:四个选项均满足动量守恒原则.
②从物理情景可行性原则看:因为碰后m2不可能越过 m1向左运动,∴B错
其余选项均符合此原则.
③从能量守恒原则看. 碰后体系最大动能为:
E k max
1 2
m 1v12
1 2
m
2
v
2 2
1 4 32 1 2 32
2
2
(等于碰前体系的动能)
27J
.
Q m 1 v 1 m 2 v 2 (m 1 m 2 )v
m1 v1=v20 m2 v2=v10
.
例如:如图:地面光滑 m1=m2=m3=m, m2,m3 静止.碰撞过程中无机械 能损失,碰后三个小球速 度如何?
解:碰后交换速度,
v1 v2 0
v3 v0
m1 v0
m2 m3
(沿原方向前进)
.
<2> v20=0
m1
m2
v10
v1
(m1 m2)v10 m1 m2
碰撞问题的解应同时遵循三个原则1动量守恒原则1102201122mvmvmvmv10201020memmmm碰撞过程中体系动能不可能增值有爆炸情况者例外3物理情景可行性原则符合实际情况若物体碰后沿同一方向运动则后面的物体的速度一定比前面的小不可能再碰发生正碰后物体的前后左右位置不可能发生改变两物体相向碰撞后不可能再次出现相向运动
v1 v10
③ m1 m2 则 v 1 0
v2 v10
m1被反弹
否则违背能量守恒
m2动能最大,此 时速度、动量、 动能全部交换
④ m1 m2
则
v1
(m1m2)v10 m1m2
v10
m1获得冲 量最大
理论力学PPT课件第6章6.3碰撞

情况下。
非弹性碰撞的公式
碰撞前后动量守恒:m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' 碰撞前后能量不守恒:E = E'
碰撞前后速度关系:v1' = v1 - Δv, v2' = v2 + Δv
非弹性碰撞的特点
01
形 变不能完全恢复,导致能量损
04
弹性碰撞公式的应 用
弹性碰撞公式可以用于计算两个 物体碰撞后的速度,它是解决碰 撞问题的重要工具之一。
弹性碰撞的特点
能量守恒
在弹性碰撞中,系统的总能量 在碰撞前后保持不变,即动能
守恒。
动量守恒
在弹性碰撞中,系统的总动量 在碰撞前后保持不变,即动量 守恒。
无能量损失
在弹性碰撞中,没有能量转化 为其他形式的能量,如热能或 内能等。
碰撞的分类
弹性碰撞
完全非弹性碰撞
碰撞过程中,物体间的作用力完全以 弹性反作用力形式出现,没有能量损 失。
碰撞过程中,物体间的作用力完全以 非弹性反作用力形式出现,能量损失 最大。
非弹性碰撞
碰撞过程中,物体间的作用力部分以 弹性反作用力形式出现,部分以非弹 性反作用力形式出现,存在能量损失。
02
弹性碰撞
台球碰撞
两球在桌面上发生碰撞, 运动轨迹发生变化,遵循 动量守恒定律。
汽车碰撞
汽车发生正面碰撞,车体 变形,遵循动量守恒和能 量守恒定律。
三维碰撞实例分析
三维碰撞
两个物体在三维空间中发 生相互作用,考虑三个方 向的动量变化。
卫星碰撞
卫星在太空中发生碰撞, 需要考虑地球引力、太阳 辐射压和其他因素的影响。
弹性碰撞的公式
01
非弹性碰撞的公式
碰撞前后动量守恒:m1v1 + m2v2 = m1v1' + m2v2' 碰撞前后能量不守恒:E = E'
碰撞前后速度关系:v1' = v1 - Δv, v2' = v2 + Δv
非弹性碰撞的特点
01
形 变不能完全恢复,导致能量损
04
弹性碰撞公式的应 用
弹性碰撞公式可以用于计算两个 物体碰撞后的速度,它是解决碰 撞问题的重要工具之一。
弹性碰撞的特点
能量守恒
在弹性碰撞中,系统的总能量 在碰撞前后保持不变,即动能
守恒。
动量守恒
在弹性碰撞中,系统的总动量 在碰撞前后保持不变,即动量 守恒。
无能量损失
在弹性碰撞中,没有能量转化 为其他形式的能量,如热能或 内能等。
碰撞的分类
弹性碰撞
完全非弹性碰撞
碰撞过程中,物体间的作用力完全以 弹性反作用力形式出现,没有能量损 失。
碰撞过程中,物体间的作用力完全以 非弹性反作用力形式出现,能量损失 最大。
非弹性碰撞
碰撞过程中,物体间的作用力部分以 弹性反作用力形式出现,部分以非弹 性反作用力形式出现,存在能量损失。
02
弹性碰撞
台球碰撞
两球在桌面上发生碰撞, 运动轨迹发生变化,遵循 动量守恒定律。
汽车碰撞
汽车发生正面碰撞,车体 变形,遵循动量守恒和能 量守恒定律。
三维碰撞实例分析
三维碰撞
两个物体在三维空间中发 生相互作用,考虑三个方 向的动量变化。
卫星碰撞
卫星在太空中发生碰撞, 需要考虑地球引力、太阳 辐射压和其他因素的影响。
弹性碰撞的公式
01
物体的碰撞.ppt

第一节 物体的碰撞
美国公布的答案是:被撞破的鸡蛋多半是“运 动着的蛋”,即去撞的那一只。 解释是:“鸡蛋壳的形状是曲面的,在碰撞时 对那只不动的鸡蛋所加的压力,是作用在蛋壳 外面的。蛋壳像一切拱形的物体一样,很能承 受住从外面来的压力(外撞力),但是,作用 在运动着的蛋上的力,情形就完全两样了,运 动着的蛋黄和蛋白,在碰撞的那一霎那,要从 内部压向蛋壳。而拱形的物体抗受这种压力( 内撞力)的能力是比抗受外来压力的能力(外 撞力)要低得多的,因此蛋壳就破碎了。”
第一节 物体的碰撞 研究撞蛋问题很有现实意义:因为在交通事故中人脑 的损伤状态,与那只“运动着的蛋”颇为相似:若将 人的头颅比鸡蛋,则颅骨就像蛋壳,脑浆就像蛋清, 脑髓就像蛋黄。一旦头部受到强烈冲击,脑髓就要撞 击头盖骨内侧,因此很容易引起脑震荡或者脑血冲; 即使颅骨不破裂,脑髓也会受到损伤。一些骑摩托车 的人以为只要戴上安全头盔,脑袋就不会受损伤了。 然而,据推算当车速超过20公里/小时,一旦撞车,即 使头盔完好无损,强大的惯性也会使乘员脑袋突然前 倾而遭受激烈振荡,在振荡的瞬间(仅千分之几秒) ,头的转动角加速度将超过1600转/秒 而引起脑震荡 。
A碰前 B碰前 A碰后 B碰后
第1次 10J
5J
5J
10J
弹性碰撞
第2次 10J
5J
4J
9J
非弹性碰撞
第3次 15J
5J
不成立
7J
14J
第一节 物体的碰撞
四.碰撞的规律
①… …?
②碰撞后系统的总动能不大于碰撞前系统的总动能。
③碰撞时的速度关系必须满足实际情景。
第一节 物体的碰撞
问题:一个质量为m的静止物体,在力F 的作用下开 始运动,经过时间t 将获得多大的速度? 解:物体在力F作用下得到的加速度为: a F
164碰撞(第一课时)精品PPT课件

④若 m2>>m1 ,则v1’= -v1 , v2’=0 .
小结: 质量相等,交换速度; 大碰小,一起跑;小碰大,要反弹
【拓展与应用】 v1 v1 v2 → v1 v2 v1 → v1' v1 v2' v2
【例2】“瑞士天王”费德勒在一次比赛中,面对迎面
飞来的速度为60km/h的网球,挥动球拍以70km/h的速 度击球,打出一记“平击球”,试估算此次击球后的球速。
复习巩固:
2、动量守恒定律
1).内容:一个系统不受外力或者所受外力之和为
零,这个系统的总动量保持不变.
2).表达式:
①p=p′ m1 v1 m2v2 m1v1'm2v2'
② Δp=0 ③ Δp1=-Δp2
3)、适用条件:
①系统不受外力。 ②系统受到的合外力为零。 ③系统受到的内力远大于外力。 ④系统受到的合外力不为零,但某一方 向上合力为零,该方向上动量守恒。
以后的运动情况可能是下述哪些情况( ) A、B对
A.甲球速度为零,乙球速度不为零 B.两球速度都不为零 C.乙球速度为零,甲球速度不为零 D.两球都以各自原来的速率反向运动
如图所示,A、B两个物体质量分别为mA、mB(mA>mB),它 们相隔一段距离,静止于光滑水平面上,将大小相等、方向相 反的两个水平推力F1、F2分别作用在A、B上,使它们发生相 同大小的位移后撤去推力(此时两物体还没发生接触),又过一 段时间两物体发生碰撞并粘在一起不再分开.这时,这两个物 体的运动情况将是( )
解:网球拍与网球碰撞为完全弹性,球拍质量远大于球质量
碰前球、拍接近速度 60km/h+70km/h=130km/h 碰后球、拍分离速度亦为 130km/h
小结: 质量相等,交换速度; 大碰小,一起跑;小碰大,要反弹
【拓展与应用】 v1 v1 v2 → v1 v2 v1 → v1' v1 v2' v2
【例2】“瑞士天王”费德勒在一次比赛中,面对迎面
飞来的速度为60km/h的网球,挥动球拍以70km/h的速 度击球,打出一记“平击球”,试估算此次击球后的球速。
复习巩固:
2、动量守恒定律
1).内容:一个系统不受外力或者所受外力之和为
零,这个系统的总动量保持不变.
2).表达式:
①p=p′ m1 v1 m2v2 m1v1'm2v2'
② Δp=0 ③ Δp1=-Δp2
3)、适用条件:
①系统不受外力。 ②系统受到的合外力为零。 ③系统受到的内力远大于外力。 ④系统受到的合外力不为零,但某一方 向上合力为零,该方向上动量守恒。
以后的运动情况可能是下述哪些情况( ) A、B对
A.甲球速度为零,乙球速度不为零 B.两球速度都不为零 C.乙球速度为零,甲球速度不为零 D.两球都以各自原来的速率反向运动
如图所示,A、B两个物体质量分别为mA、mB(mA>mB),它 们相隔一段距离,静止于光滑水平面上,将大小相等、方向相 反的两个水平推力F1、F2分别作用在A、B上,使它们发生相 同大小的位移后撤去推力(此时两物体还没发生接触),又过一 段时间两物体发生碰撞并粘在一起不再分开.这时,这两个物 体的运动情况将是( )
解:网球拍与网球碰撞为完全弹性,球拍质量远大于球质量
碰前球、拍接近速度 60km/h+70km/h=130km/h 碰后球、拍分离速度亦为 130km/h
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由上式可见 当 2a 1 0 3l 2
IOx 0
此时撞于撞击中心 由上式得 l 4a 3
vAy
vC y
1 2
cos
2
v sin
vC y
1 2
2
cos
2
6v sin 2 (1 3cos2 )l
如图,均质圆柱体A半径为r,质量为m,可沿水平面作纯滚 动。在其质心A上用铰链悬连了长为l,质量为m的均质杆 AB。初瞬时系统静止。质量为m0的子弹以速度v1水平射入 杆内,以速度v2穿出,求碰撞后圆柱体质心A的速度。
t1
3. 相对于质心的冲量矩定理
LC2 LC1 mC (Ii(e) )
4.刚体平面运动的碰撞方程
对于平行于其对称面的平面运动刚体
mvvC mvvC
n
v I (e)
i
i 1
v
JC2 JC1 MC (Ii(e) )
--刚体平面运动的碰撞方程
例 12-6
已知 m1, v1, v2, h, AB=l, mAB=m2 ,求:θ
(v1
v2 )
如果 m1 m2 则 v1 v2 ,v2 v1
即两物体在碰撞结束时交换了速度
当两物体做塑性碰撞时,即k=0,有
v1
v2
m1v1 m2v2 m1 m2
即碰撞结束时两物体速度相同,一起运动
碰撞过程中的动能损失
T1
1 2
m1v12
1 2
m2v22 ,T2
1 2
m1v12
1 2
m2v22
例12-9
均质杆质量为m,长为2a,其上端由圆柱铰链固定,
杆由水平位置无初速地落下,撞上一固定的物块,设恢 复因数为k.
求(1)轴承的碰撞冲量
(2)撞击中心的位置
解: 应用动能定理:
1 2
J O12
0
mga
由恢复因数 k vn 2l 2 vn 1l 1
1
2mga JO
3g 2a
2 k1
推论 a) 普通力的冲量忽略不计 b) 碰撞过程中,物体的位移忽略不计.
§12-5 用于碰撞过程的基本定理
1.冲量定理
K2 K1
I(e) i
2. 冲量矩定理
t2
t2
LO2 LO1
mO (Fi(e) )dt
mO (Fi(e) )dt
t1
t1
t2
mO ( Fi(e)dt) mO (Ii(e) )
T
T1
T2
1 2
m1 (v12
v12 )
1 2
m2 (v22
v22 )
1 2
m1 (v1
v1)(v1
v1)
1 2
m2 (v2
v2 )(v2
v2
)
T
T1
T2
m1m2 2(m1 m2 )
(1
k 2 )(v1
v2 )2
(d)
在理想情况下 k=1 T T1 T2 0
在塑性碰撞时 k=0 动能损失为
m0 (v0 v1) JC
(h
l2 ) 2
Hale Waihona Puke 6m0 (v0 ml 2v1 )
( 2h l2
1)
3. 分析AB杆运动
vB vC vBC
vB
vC
AB
l2 2
m0 (v0 v1) ml2
1
6
h l2
1 2
例12-7 另解
1. 研究 m0+AB
2. Ix 0
m0v0 m0v1 mvC
恢复因数的试验测定
v 2gh1
v 2gh2
恢复因数
k v h2 v h1
斜碰撞: 此时定义恢复因数为 k vn vn
光滑碰撞
vn tan vn tan
k vn tan vn tan
例12-5
两物体的质量分别为 和m1 ,m恢2 复因数为k,产生对心正碰
撞. 求:碰撞结束时各自质心的速度和碰撞过程中动能的损失.
mO(I) 0
m0v0
(h
l1)
m0 v1(h
l1)
J C AB
mvC
(l1
l2 2
)
m0 (v0
v1)h
JCAB
mvC
l2 2
AB
m0 (v0 v1) JC
(h
l2 ) 2
6m0 (v0 ml 2
v1 )
( 2h l2
1)
5.恢复因数
v k v
常数k 称为恢复因数
0<k<1---弹性碰撞 k=1---完全弹性碰撞 k=0---非弹性碰撞或塑性碰撞
解:1. 碰撞过程,研究 m1+mAB
LA2 LA1 mA(I) 0
LA1 m1v1h
LA2 m2v2h J AAB
AB
1 JA
m1v1
m1v2 h
m1h JA
v1
v2
2. 碰撞后的摆动过程,研究 AB杆
T1
1 2
J
A
2 AB
T2 0
W12
1 2
m2 gl(1
cos )
mCy mCy I y JC2 JC1 MC (I(e) )
整理
I x 0 有 vC x vCx v cos
mvC y mv sin I
1 12
ml 22
I
l 2
cos
碰撞条件
k vAy vAy 1
vAy v sin
选质心为基点,有 vA vC vAC
沿y轴投影,有
T
T1
T2
m1m2 2(m1 m2 )
(v1
v2 )2
若 v2 0 则动能损失为
T
T1
T2
m1m2 2(m1 m2 )
v12
例12-8 均质细杆长l,质量为m,速度为 vv平行于杆,杆与地面成
θ角,斜撞于光滑地面,设为完全弹性碰撞.
求:撞后杆的角速度.
解:取杆为研究对象
mCx mCx Ix
§ 12-4 碰撞的分类·碰撞问题的简化
碰撞: 相对运动,瞬间接触,速度发生突然变化 碰撞时两物体间的相互作用力称为碰撞力
1.碰撞的分类
对心碰撞 偏心碰撞 正碰撞
斜碰撞
光滑碰撞 非光滑碰撞
完全弹性碰撞 弹性碰撞 塑性碰撞
2.碰撞问题的简化
t 0 v 为有限值
lim F t 为有限值
t 0
mC x mCx I x IOx mC y mCy I y IOy
因为 vC y vCy 0 IOx m(vC x vCx ) I x ,IOy I y
由此可见,一般情况下,在轴承处将引起碰撞冲量.
IOx m(vC x vCx ) Ix ,IOy I y
若令在轴承处引起的碰撞冲量=0. 则由
对点O的冲量矩定理为 J O2 J O1 Il
I
JO l
(2
1)
4ma 2 3l
(1 k)1
I 2ma (1 k) 6ag 3l
冲量定理
m(2a 1a) IOx I ,IOy 0
则
IOx ma(1 2 ) I I (1 k)am1
(1 k)m( 2a 1) 6ag 3l 2
解:取整体为研究对象 m1v1 m2v2 m1v1 m2v2
(a)
k v2 v1 v1 v2
(b)
v1 v2
v1
(1
k
)
m2 m1 m2
v2
(1
k
)
m1 m1 m2
(v1
v2
)
(v1
v2
)
(c)
在理想情况下, k=1,有
1
v1
2m2 m1 m2
(v1
v2 ),v2
v2
2m1 m1 m2
§12-9 碰撞冲量对绕定轴转动刚体的作用·撞击中心
1.定轴转动刚体受碰撞时角速度的变化
n
v
Lz2 Lz1 M z (Ii(e) )
i 1
即
n
v
J z2 J z1
M
z
(
I (e) i
)
i 1
角速度的变化为
v
2 1
M z (Ii(e) ) Jz
2.支座的反碰撞冲量·撞击中心
应用冲量定理有:
T2 T1 W12
cos
1
J
2
A AB
mAB gl
例 12-7
已知 h, m0, v0, v1, OA=l1, AB=l2,mAB=m, 求碰撞后B点的速度
解:1. 研究 m0 m0 (v1 v0 ) I
2. 研究 AB杆
mvC I
JCAB
I
(h
l2 2
)
vC
m0 m
v0
v1
AB
IOy 0
Iy 0
即要求外碰撞冲量与y轴垂直即 I必须垂直于
支点O与质心C的连线。由
IOx 0
m(vC x vCx ) I x I
设质心C到轴O的距离为a
vC x vCx 式中l=OK
a(2
1)
aIl Jz
点K是外碰撞冲量
I的作用线与OC
的交点
l Jz ma
IOx 0
此时点K 称为撞击中心