02-14.1 相对运动、牵连运动和绝对运动(课件)
相对运动牵连运动绝对运动PPT课件

O’相对于s的原 点位矢 R
Z
r Rr'
(1)
4
位置矢量间的关系 经过△t后,位移为 对2式两端求导 对3式两端求导
r Rr'
r R r ' aVduuVa''
dt
(1) (2)
(3) (4)
上面的4个公式是有相对运动的坐标系间满足的变 换关系。
第一章:质点运动学
相对运动
1
二 相对运动
物体运动的轨迹依赖于观察者所处的参考系
2
一. 基本概念及位移变换公式
1、基本概念
一个动点 (研究对象)
二个参照系
绝对参照系s ,相对参照系s'
三种运动 绝对、相对和牵连运动
• s‘ 系相对于s 系的运动: — 牵连运动
• 点相对于s‘ 系的运动:
— 相对运动
• 点相对于s 系的运动:
— 绝对运动
3
相对运动
2-1、伽利略变换和相对性原理
1、相对运动:从有相对运动的两不同的参照系观察一个运
动时,两个观察结果的相互关系。(以平动为例。)
设:s’ 相对于s 运动。考虑
Y
Y’
位于P处的一质点:
S
S’ ● P
r
r'
O’
R
0 Z’
X’ X
相对于s的位矢 r
三个矢 量应该 满足矢 量运算 三角形 根据题目条件
11
2019/11/30
.
12
5
相对运动问题分析步骤 1、确定研究对象。
2、选定参考系s及s’。
4、画出各量矢量示意图,根据几何关系解出待求量。
理论力学08

3 绝对运动方程
vt vt t t x = x′cosϕ − y′sinϕ = r1−cos r cosω −rsin r sinω y = x′sinϕ + y′cosϕ = r1−cos vt sinω +rsin vt cosω t t r r
3
相对运动轨迹
′ b b x′ + y + = 2 4
2
2
2
§8-2 点的速度合成定理
例:小球在金属丝上的运动
速度合成定理的推导
O 定系:Oxyz,动系: ′x′y′z′ ,动点:M 动点: 定系: ,动系:
r = r ′ +r′ M O
r′ = x′i′ + y′j′ +z′k′
相对轨迹 相对速度 相对加速度 绝对轨迹 绝对速度 绝对加速度 牵连速度 牵连加速度
v r a r
va aa v e a e
在动参考系上与动点相重合的那一点(牵连点) 在动参考系上与动点相重合的那一点(牵连点) 的速度和加速度称为动点的牵连速度和牵连加速度。 的速度和加速度称为动点的牵连速度和牵连加速度。
aa = ae +ar
当牵连运动为平移时, 当牵连运动为平移时,动点在某瞬时的绝对 加速度等于该瞬时它的牵连加速度与相对加速度 的矢量和。 的矢量和。
例8-8 空气压缩机的工作轮以角速度 绕垂直 空气压缩机的工作轮以角速度ω绕垂直 于图面的O轴匀速转动 空气的相对速度v 轴匀速转动, 于图面的 轴匀速转动,空气的相对速度 1沿弯曲 的叶片匀速流动,如图所示。如曲线AB在点 的 的叶片匀速流动,如图所示。如曲线 在点C的 在点 ϕ 曲率半径为ρ,通过点C的法线与半径间所夹的角 曲率半径为 ,通过点 的法线与半径间所夹的角 为 ,CO=r。 求:气体微团在点C的绝对加速度。 的绝对加速度。 气体微团在点 的绝对加速度
大学物理第1章第3节-相对运动

在不同的参考系中观察同一物体运动 的位矢、速度及加速度之间的关系.
静止参考系 S : 相对于地球静止的参考 系.
运动参考系 S: 相对于地球运动的参考 系.
两个参考系的坐标轴保持平行
绝对运动: 质点相对于静止参考系的运
动.
u
相对运动: 质点相 S y S y
对于运动参考系的运
在静止湖面上以 3m s的速度向东行驶
的A船
v A地
B 船以 4m s 的速率从北
面驶近 A 船
v
BA
在湖岸上看, B 船的速
度如何?
v B地
v B地
v BA
v A地
v BA
v B地
v A地
(4) 利用矢量三角形求解相关问题 (大 小与角度)
v B地
v2 BA
前 3m 的甲板上.
v 雨船
v 雨地
v 船地
(3) 速度的矢量三角形;
v 雨船
v 雨地
v 船地
v 雨船
v 雨地
v 船地
v雨地 v雨船 v船地
(4) 求解相关问题轮船的速度
v 雨船
4m 5m
v 船地
2m
3m
v 雨船
v 雨地
|
v雨地
|
8m
s
5m
v 船地
2m 3m
| v船地 | 8m s
相对运动问题的处理 (1) 确定运动参考系和运动物体; (2) 确定绝对位矢 (速度, 加速度)、相 对位矢 (速度, 加速度) 和牵连位矢 (速度, 加速度); (3) 作出位矢 (速度, 加速度) 的矢量三 角形; (4) 利用矢量三角形求解相关问题 (大 小与角度).
理论力学(第6章)

t 已知:O1A=O2B=18cm,AB=O1O2=2R,R=18cm , 18 t2 求: va , aa s BM
π
加速度合成定理的矢量形式向 直角坐标轴x、y上投影,得:
π aax a a cos 6.67cm / s 2 6 π n n aay ar ae sin 20cm / s 2 6
绝对:大圆周(半径R)
相对:沿OA的直线运动 牵连:定轴转动(绕o轴)
2.速度分析 v a ve 大小 ? 方向 √
ve va 2Rω cos
vr
OM√?√ Nhomakorabeavr ve tan 2 R ω sin ω t
6.3 牵连运动为平移时点的加速度合成定理
点的加速度合成定理:
解:(1) 动点:取顶杆AB的A点 动系:固连在凸轮上。 绝对运动:沿AB竖直方向 的平移。 相对运动:A点沿凸轮边 缘的圆周运动。 牵连运动:动系凸轮沿水 平面向右平移。
已知:
v0
30
2.速度分析
va ve vr
由几何关系可以得到:
3 vB vA v tan 30 v 3
例6-5 平面机构中直杆O1A、O2B平行且等长,分别 绕O1、O2轴转动,直杆的A、B连接半圆形平板,动 点M沿半圆形平板ABD边缘运动,起点为点B。已知 π t, O1A=O2B=18cm,AB=O1O2=2R,R=18cm , 18 t2 。 s BM
求:当 t 3s 时, 动点M的绝对速度 和绝对加速度。
方向竖直向上
例6-2 刨床的急回机构如图所示。曲柄OA的一端 A与滑块用铰链连接。当曲柄OA以匀角速度ω绕固 定轴O转动时,滑块在摇杆O1B上滑动,并带动杆 O1B绕定轴O1摆动。设曲柄长为OA=r,两轴间距 离OO1=l。 B 求: O ① 曲柄在水平位 A 置时摇杆的角 速度 1 。 ② 滑块A对于摇 杆 的相对角 O1 速度
理论力学课件

牵连点:在任意瞬时,动系上与动点相重合的点,也就是假想将 该动点固结在动系上,而随着动坐标系一起运动,该点叫牵连点。
四.动点的选择原则: 一般选择主动件与从动件的连接点,它是对两个坐标系都有运
动的点。 五.动系的选择原则:
动点对动系有相对运动,且相对运动的轨迹是已知的,或者 能直接看出的。
aa ae aen ar ak
ae n
h
cos
(v cos2
h
)2
v2
cos3
h
,
ak
2vr
2
v cos2
h
v sin
投至 轴:aa cos ae ak
ae ak
ae
aa cos
v2 cos
2
2v 2 cos 2 sin
h
sin 2 a cos2
a
cos
(
)
OD h2
h
2r(1 r sec3 / 2sec2 )
[例6] 摇杆滑道机构
已知 : h, , v, a 求: OA杆的 , 。
解:动点:销子D (BC上); 动系: 固结于OA;静系: 固结于机架。
绝对运动:直线运动,va v , aa a
相对运动:直线运动, vr ?, ar ? ,沿OA 线
解:取OA杆上A点为动点,摆杆O1B为动系, 基座为定系。
绝对速度 : va = r 方向 OA
相对速度: vr = ? 方向//O1B 牵连速度: ve = ? 方向O1B
由速度合成定理
sin r
va=
vr+
ve 作出速度平行四边形如图示。
相对运动

高一物理竞赛培训任何物体的运动都是相对于一定的参照系而言的,相对于不同的参照系,同一物体的运动往往具有不同的特征、不同的运动学量。
通常将相对观察者静止的参照系称为静止参照系;将相对观察者运动的参照系称为运动参照系。
物体相对静止参照系的运动称为绝对运动,相应的速度和加速度分别称为绝对速度和绝对加速度;物体相对运动参照系的运动称为相对运动,相应的速度和加速度分别称为相对速度和相对加速度;而运动参照系相对静止参照系的运动称为牵连运动,相应的速度和加速度分别称为牵连速度和牵连加速度。
绝对运动、相对运动、牵连运动的速度关系是:绝对速度等于相对速度和牵连速度的矢量和。
牵连相对绝对v v v += 这一结论对运动参照系是相对于静止参照系作平动还是转动都成立。
当运动参照系相对静止参照系作平动时,加速度也存在同样的关系:牵连相对绝对a a a+=位移合成定理:S A 对地=S A 对B +S B 对地如果有一辆平板火车正在行驶,速度为火地v (脚标“火地”表示火车相对地面,下同)。
有一个大胆的驾驶员驾驶着一辆小汽车在火车上行驶,相对火车的速度为汽火v ,那么很明显,汽车相对地面的速度为:火地汽火汽地v v v +=(注意:汽火v 和火地v 不一定在一条直线上)如果汽车中有一只小狗,以相对汽车为狗汽v 的速度在奔跑,那么小狗相对地面的速度就是火地汽火狗汽狗地v v v v ++=从以上二式中可看到,上列相对运动的式子要遵守以下几条原则: ①合速度的前脚标与第一个分速度的前脚标相同。
合速度的后脚标和最后一个分速度的后脚标相同。
②前面一个分速度的后脚标和相邻的后面一个分速度的前脚标相同。
③所有分速度都用矢量合成法相加。
④速度的前后脚标对调,改变符号。
以上求相对速度的式子也同样适用于求相对位移和相对加速度。
相对运动有着非常广泛的应用,许多问题通过它的运用可大为简化,以下举两个例子。
例1 如图2-2-1所示,在同一铅垂面上向图示的两个方向以s m v s m v B A /20/10==、的初速度抛出A 、B 两个质点,问1s 后A 、B 相距多远?这道题可以取一个初速度为零,当A 、B 抛出时开始以加速度g 向下运动的参考系。
相对运动(大学物理)

运动参考系相对于静止参考系的运动称为牵连运动, 相应的速度和加速度分别称为牵连速度和牵连加速度。
y
S
S
y
SS
rS
rS S
rs
x
o
z
o
z
rS rS rS S
x
rS rS rS S
d rs dt d rS dt d rS S dt
S S SS
S S SS
d s dt d S dt d SS dt
a S a S a SS
y
S
y
S
SS
o
o
S S t
x x
z
z
x x S S t y y z z t t
相对运动
物体运动的轨迹依赖于观察者所处的参考系
1、静止参考系与运动参考系:
相对于观察者静止不动的参考系称为静止参考系;
相对于观察者运动的参考系称为运动参考系。
2、绝对运动、相对运动和牵连运动:
研究对象相对于静止参考系的运动称为绝对运动, 相应的速度和加速度称为绝对速度和绝对加速度; 研究对象相对于运动参考系的运动称为相对运动, 相应的速度和加速度分别称为相对速度和相对加速度。
y
SS
S
S
x
SS
S
S
S
例、汽车在大雨中行驶,车速为80km/h, 车中的乘客看见侧面的玻璃窗上的雨滴向 后飘,与铅直方向成600角,当车停下来时, 发现雨滴是垂直下落的,求雨滴下落的速 度。
相对运动基本原理 PPT课件

二相对运动规律:
三:在一条直线上的运动合成
例1 如图所示,在一光滑斜面的顶端先释放甲 球,经过一段时间后再释放乙球,试用三种方 法确定甲球相对乙球的运动状态
解法一:利用相对位移求解
乙 甲
解:S甲 = S0 + V0t + at2/2 S乙 = at2/2 S相 = S甲 – S乙 = V0t
h
S相 = h
所以根据 S相 = V相0t + a相t2/2
得: h = (g+a)t2/2 t = 2h /(g a)
例3. 如图所示,一长为L的细杆悬挂在天花板上,在距细杆下 方h处有一小球。当剪断细绳使细杆自由下落的同时,小球以 初速度V0作竖直上抛运动,求小球通过细杆所需的时间。 (小球与细杆恰好不相碰)
解: V相0 = V0 –0 = V0 a相 = g – g = 0 (小球相对杆做匀速运动) S相 = L
所以根据 S相 = V相0t + a相t2/2 得: L = V0t t = L/V0
例4.在光滑的水平地面上放有一质量为M足够长的木板,木板 上一端一质量为m的物体以初速度V0沿木板由冲上木板。已知 物体与木板间的动摩擦因数为μ, 求(1)物体达到与木板相对静止所用的时间。
总结:
1 解决在一条直线上的运动合成问 题,可直接应用相对位移,相对速度 或相对加速度来判定或求解.
2 解决不在一条直线上的运动合成 问题如果直接用相对位移,相对速 度或相对加速度来判定或求解有困 难,可考虑应用位移代换来求解.
例2 在一向上运动的升降机天花板上用一细绳悬挂一小 球,小球距升降机底板的高度为h,
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张莉
哈尔滨工业大学理论力学教研组
点的速度合成定理
点的速度合成定理
主要内容
1、相对运动、绝对运动和牵连运动 2、牵连点 3、动点、动系的选择 4、绝对、相对和牵连运动的关系 5、点的速度合成定理
点的速度合成定理 点的速度合成定理
点的速度合成定理
1、相对运动 牵连运动 绝对运动
点的速度合成定理
相对运动·牵连运动·绝对运动
车轮边缘上一点P 固连地面参考系Oxy
固连车厢参考系O' x' y'
相对于车厢: 圆周运动
相对于地面: 旋轮线运动
车厢相对于地面: 平移运动
相对运动 牵连运动 绝对运动 点的速度合成定理
相对运动 牵连运动 绝对运动
车刀刀尖一点M 固连地面参考系Oxy
固连工件参考系O' x' y'
相对于工件: 螺旋线运动
相对于地面: 直线运动
工件相对于地面: 定轴转动
相对某一参考体的运动可由相对于 其他参考体的几个运动的组合而成
-合成运动。
点的速度合成定理
相对运动 牵连运动 绝对运动
两个坐标系
定坐标系(定系) 动坐标系(动系)
三种运动
绝对运动:动点相对于定系的运动。
相对运动:动点相对于动系的运动。
回转仪
牵连运动:动系相对于定系的运动。 相对运动:圆周运动
动点:M点 动系:框架
牵连运动:定轴转动 绝对运动:空间曲线运动
点的速度合成定理
相对轨迹 相对速度 迹
绝对速度 v
绝对加速度
a aa
牵连运动是动系相对于定系的运动。
牵连速度 ve 和牵连加速度 ae
?
在动参考系上与动点相重合的那一点(牵连点)
的速度和加速度称为动点的牵连速度和牵连加速度。
相对运动 牵连运动 绝对运动
点的速度合成定理