质点动力学的基本方程

知识总结

1.牛顿三定律适用于惯性参考系。 质点具有惯性，以其质量度量； 作用于质点的力与其加速度成比例；

作用与反作用力等值、反向、共线，分别作用于两个物体上。 2.质点动力学的基本方程。 质点动力学的基本方程为

，应用时取投影形式。

3.质点动力学可分为两类基本问题。 质点动力学可分为两类基本问题：

（1）. 已知质点的运动，求作用于质点的力； （2）. 已知作用于质点的力，求质点的运动。

求解第一类问题，需先求得质点的加速度；求解第二类问题，一般是积分的过程。质点的运动规律不仅决定于作用力，也与质点的运动初始条件有关，这两类的综合问题称为混合问题。

动量定理

知识点总结

1.牛顿三定律适用于惯性参考系。 质点具有惯性，以其质量度量； 作用于质点的力与其加速度成比例；

作用与反作用力等值、反向、共线，分别作用于两个物体上。 2.质点动力学的基本方程。 质点动力学的基本方程为

，应用时取投影形式。

3.质点动力学可分为两类基本问题。 质点动力学可分为两类基本问题：

（1）. 已知质点的运动，求作用于质点的力； （2）. 已知作用于质点的力，求质点的运动。

求解第一类问题，需先求得质点的加速度；求解第二类问题，一般是积分的过程。质点的运动规律不仅决定于作用力，也与质点的运动初始条件有关，这两类的综合问题称为混合问题。 常见问题

问题一 在动力学中质心意义重大。质点系动量，它只取决于质点系质量及质心速度。

问题二 质心加速度取决于外力主失，而与各力作用点无关，这一点需特别注意。

动量矩定理

知识点总结 1.动量矩。

质点对点 O 的动量矩是矢量

。

质点系对点 O 的动量矩是矢量

若 z 轴通过点 O ，则质点系对于 z 轴的动量矩为

。

。

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理论力学公式

运动学公式

 

定轴转动刚体上一点的速度和加速度：（角量与线量的关系）

三．运动学解题步骤．技巧及注意的问题

1.分析题中运动系统的特点及系统中点或刚体的运动形式。

2.弄清已知量和待求量。

3.选择合适的方法建立运动学关系求解。

     各种方法的步骤,技巧和使用中注意的问题详见每次习题课中的总结。

动力学公式

1.  动量定理

质点系动量定理的微分形式,即质点系动量的增量等于作用于质点系的外力元冲量的矢量和;或质点系动量对时间的导数等于作用于质点系的外力的矢量和.

 

质心运动定理

Mac = ∑F≡ R                             

2.  动量矩定理：

平行移轴定理

   

 

刚体平面运动微分方程

三．动能定理

平面运动刚体的动能：

 

四． 达朗伯原理

对整个质点系，主动力系、约束反力系、惯性力系形式上构成平衡力系。这就是质点系的达朗伯原理。可用方程表示为：

用动静法求解动力学问题时，对平面任意力系，刚体平面运动可分解为

 

随基点（质点C）的平动：

 

绕通过质心轴的转动：

 

根据动静法，有

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运动学重要知识点

一、刚体的简单运动知识点总结

1.刚体运动的最简单形式为平行移动和绕定轴转动。

2.刚体平行移动。

·刚体内任一直线段在运动过程中，始终与它的最初位置平行，此种运动称为刚体平行移动，或平移。

·刚体作平移时，刚体内各点的轨迹形状完全相同，各点的轨迹可能是直线，也可能是曲线。

·刚体作平移时，在同一瞬时刚体内各点的速度和加速度大小、方向都相同。

3.刚体绕定轴转动。

? 刚体运动时，其中有两点保持不动，此运动称为刚体绕定轴转动，或转动。 ? 刚体的转动方程 φ=f(t)表示刚体的位置随时间的变化规律。

? 角速度 ω表示刚体转动快慢程度和转向，是代数量，

以用矢量表示，

。

，当 α与 ω。角速度也可 ? 角加速度表示角速度对时间的变化率，是代数量，

同号时，刚体作匀加速转动；当 α 与 ω异号时，刚体作匀减速转动。角加速度也可以用矢量表示，

。

? 绕定轴转动刚体上点的速度、加速度与角速度、角加速度的关系：

。

速度、加速度的代数值为

。

? 传动比

。

一、点的运动合成知识点总结

1.点的绝对运动为点的牵连运动和相对运动的合成结果。

? 绝对运动：动点相对于定参考系的运动；

? 相对运动：动点相对于动参考系的运动；

? 牵连运动：动参考系相对于定参考系的运动。

2.点的速度合成定理。

? 绝对速度

：动点相对于定参考系运动的速度；

? 相对速度

：动点相对于动参考系运动的速度；

? 牵连速度

：动参考系上与动点相重合的那一点相对于定参考系运动的速度。

3.点的加速度合成定理。

? 绝对加速度

：动点相对于定参考系运动的加速度；

? 相对加速度

：动点相对于动参考系运动的加速度；

? 牵连加速度

：动参考系上与动点相重合的那一点相对于定参考系运动的加速度；

? 科氏加速度

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第一章   静力学

力对点之矩

力对轴之矩

力偶对空间任意点O

主矢                         主矩

平行力系中心

物体的重心 

 

连续物体，比重为g=g(x,y,z)

力系平衡的充分必要条件:R= SF_i   = 0   M_O= Sm_O(F_i)=0

第二章  运动学基础

1、自然法（弧坐标法）

运动方程                速度

加速度

2、极坐标法

运动方程                         速度

加速度  

 

角速度矢量、角加速度矢量

定轴转动刚体内点的速度和加速度   

泊松(Poisson)公式

第三章刚体复杂运动运动学

基点法

速度投影定理

加速度分析

第四章点的合成运动

矢量的绝对导数与相对导数

速度合成定理

加速度合成定理

第五章质点动力学

质点动力学基本方程（牛顿第二定律）

非惯性系的动力学基本方程

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理论力学公式

运动学公式

 

定轴转动刚体上一点的速度和加速度：（角量与线量的关系）

三．运动学解题步骤．技巧及注意的问题

1.分析题中运动系统的特点及系统中点或刚体的运动形式。

2.弄清已知量和待求量。

3.选择合适的方法建立运动学关系求解。

     各种方法的步骤,技巧和使用中注意的问题详见每次习题课中的总结。

动力学公式

1.  动量定理

质点系动量定理的微分形式,即质点系动量的增量等于作用于质点系的外力元冲量的矢量和;或质点系动量对时间的导数等于作用于质点系的外力的矢量和.

 

质心运动定理

Mac = ∑F≡ R                             

2.  动量矩定理：

平行移轴定理

   

 

刚体平面运动微分方程

三．动能定理

平面运动刚体的动能：

 

四．达朗伯原理

对整个质点系，主动力系、约束反力系、惯性力系形式上构成平衡力系。这就是质点系的达朗伯原理。可用方程表示为：

用动静法求解动力学问题时，对平面任意力系，刚体平面运动可分解为

 

随基点（质点C）的平动：

 

绕通过质心轴的转动：

 

根据动静法，有

虚位移原理

在某瞬时,质点系在约束允许的条件下,可能实现的任何无限小的位移称为虚位移 .

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         理论力学课程总结

一·用一条你认为的主线来贯穿总结本课程的学习内容

理论力学是一门研究物体机械运动的一般规律的科学。经过一学期的学习，对理论力学有了初步大体的认识，笔者试图通过“运动”这条主线对课程进行梳理与总结：

1·首先要强调的是这里说的运动是指速度远小于光速的宏观物体的机械运动，他以牛顿力学的基本定律为基础，属于古典力学范畴。理论力学所研究的是这种运动中最一般、最普遍的规律，是各门力学分支的基础。理论力学的内容主要包括：静力学、运动学、动力学。但笔者认为可以通过对物体运动的分析来将其串联。

2·运动学：经典力学中运动是指运动物体空间位置的变化。那么如何描述这种变化呢？这里就涉及到运动学的知识。物体的运动和静止是相对的，运动是绝对的，静止是相对的。选取的参考体不同，那么物体相对于不同参考体的运动也不同。故描述任何运动都需要指明参考体。现只从几何的角度来研究物体的运动，同时又根据研究对象的不同分为质点运动与刚体运动，根据运动的复杂程度分为简单运动与合成运动（刚体的平面运动），根据描述方式的不同分为轨迹、速度、加速度的讨论。

质点的运动：质点运动的可以通过矢量法、直角坐标系法、自然法进行描述，三者相互联系又各有侧重和优势。点的复合运动与点的运动学方法作比较，可知前者主要研究瞬时的速度与加速度，后者通过数学知识建立动点绝对方程，可以得到持续运动中的各个运动量。重点总结点的合成运动。点的合成运动有三个对象：动点，定参考系，动参考系。

点的速度合成 ：

点的加速度合成：

科氏加速度：，体现了动坐标系转动时，相对运动与牵连运动的相互影响。

其中，要强调的是瞬时牵连点的概念：任一瞬时，动系上与动点重合的点即为此瞬时动点的牵连点。而瞬时牵连点的速度与加速度即为动点的牵连速度与加速度，这个概念可以很好的判断 与 。通过做过的题目总结可知，动点与动系的选择往往是解题的关键，而易于辨析的相对轨迹是选择动点与动系的重要原则，用充分利用约束条件使得相对轨迹的速度与加速度易于求解。

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xxx班  xxx   学号：xxxxxxxx

20##学年理论力学课程总结

说到课程总结，不得不先谈一下理论力学这一学科。理论力学属于一般力学的范畴，而之后我们要接触到的材料力学和结构力学均属于固体力学，而力学的另一个分类流体力学主要研究液体和气体。

本学期所学的理论力学主要分为静力学、运动学与动力学三个方面。故名思议静力学主要研究平衡物体；运动学主要从集合的角度研究物体的运动速度加速度等；而动力学主要研究物体的运动与作用力之间的关系。

而所有的内容都可以归为一个公式。

任何事物的研究都应该是由简到繁，再由繁中去寻找简与繁之间的桥梁。理论力学的研究也是如此。就好像要练就一本武林秘籍一样，首先要打好基础，才能一步步的开始研究学习。

简，即为静止事物的研究，也就是说牛顿第二定律中=0。此时研究起来就会免去很多由于运动而带来的不便。也就是课本前三章讲的内容。

繁，即为运动物体的研究，即。而如果要研究运动物体的受力情况，就必须要先弄明白物体的运动情况，即其速度与加速度的分析，也就是4-6章的内容。

要分析运动物体的受力情况，就要寻找简与繁之间的桥梁，这也就出现了第7章的虚位移原理，与第八章的达朗贝尔原理。在我个人的理解，虚位移原理，即为将运动加入到了静止的结构中，通过计算虚功，另起为0，得到结构中的约束力等，这里主要会用到第4-6章中的速度分析来将其解出。也就是说解决这里问题的前提是学号了速度的分析。而说道达朗贝尔原理，即将静力学的内容加入到运动物体的分析之中，从来认为的引入了惯性力和惯性力偶的概念，而分析惯性力和惯性力偶的前提是第4-6章中的加速度分析。这也是我学期结束后，我认为运动学这部分重要的原因。

而后面的动力学三大定理以及拉格朗日方程则是在解决某些动力学问题的简单方法。在动力学普遍定理这一章有刚体平面运动微分方程，仔细看的话不难发现，其实就是达朗贝尔的变形，抑或说达朗贝尔原理是刚体平面运动微分方程的变形。

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