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沿曲线运动的功能定理
7.10
沿曲线路径移动物体所做的功等于物体动能的变化。这就是功-能定理。
考虑一个质量可忽略的细绳末端连接一个小球,初始时处于静止状态。当小球被释放后,它将摆动并沿圆弧路径运动。
可以绘制受力分析图,以帮助理解小球在其路径上任意位置时所受的力。
可以通过对沿位移方向的力分量与位移的乘积进行积分来求得所做的功。
将力和位移表示为角位移的函数,并从初始位置到最终位置对该表达式进行积分,即可得到所做功的表达式。
功等于球的动能变化。
由于球最初处于静止状态,其初始动能为零。因此,球在最低点的最终动能等于其在初始位置时的势能。
功能定理可以推广到粒子沿着任何弯曲路径的运动。 这里的简单论点是,弯曲路径可以被视为许多无穷小路径的总和,其中每条路径都是直线路径。 粒子上的力可以被认为沿着任何这样的无穷小路径是恒定的,因此可以沿着它应用功能定理。 因此,它对于这些路径的总和也有效。 所做的净功是沿无穷小路径所做的功的积分,动能的…