為什麼質點系動能一般不等於質心動能?

時間 2021-05-12 01:13:58

1樓:Ramune

這個問題的關鍵在於,剛體上是否存在相對質心的速度,我來定量計算一下。質點系的動能可以表達為:

(1)假設剛體上一定點 ,則利用該定點的速度與剛體角速度來計算任意一點的速度:

(2)帶入(1):

(3)展開:

(4)展開後動能表示式的括號中可以分成三項考慮。首先關注第一項,其物理含義即為所有質點以定點 的速度運動時的動能,第二項可以通過以下證明其恆等於0。

若剛體繞定點 定軸轉動, ,故第一,第二項均為0,動能僅與第三項有關。

若剛體為平面運動,假設定點 為質心,則第一項為質心動能,第二項仍然為0,因為根據質心的定義:

(5)接下來考慮第三項,利用混合積公式進行化簡:

(6)右側的三叉乘可以通過拉格朗日公式化簡:

(7)假設 為單位並矢,化簡上式為:

(8)因為對於定點 慣性張量的表示式為:

(9)則第三項可化簡為:

(10)

綜上,動能表示式為:

(11)

當定點 為質心時,動能的表示式為質心動能與轉動動能之和。當定點 為定軸轉動的轉動軸時,質心動能為0,只有轉動動能。

2樓:這就是暱稱

直接證最好

粗體表示向量,(Vi質)表示第i個質點相對質心速度,Vi是第i個質點速度

∑MiVi=∑Mi(V質+Vi質)=∑Mi(V質+2V質Vi質+Vi質)=∑MiV質+(2∑MiVi質)V質+∑MiVi質

注意到∑Mi=M質

∑MiXi質=0對其求導,有∑MiVi質=0

故∑MiVi=M質V質+∑MiVi質≥M質V質

只要有質點有相對質心速度,動能就不是質心東西

3樓:點選確定

這是因為我們現在講的動量、動能都是乙個相對概念。

因為,雖然運動是絕對的,能量可以絕對值相加,動量、動能卻有加減,不能絕對值相加。

乙個相對地球靜止、內部相對運動的體系,我們可以說它相對地球動量、動能為零,卻不能說它內部各部分動量、動能為零。

最後,內能也可以叫做分子動能,是動能的一種,能量的一種表達方式。

4樓:黃世琛

舉個簡單的栗子,兩個物體組成的系統,如果質量相同,速度大小相同,但是速度方向相反,系統總動能肯定不為零,但質心動能為零。

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