v2?2G0MERE.
椭圆11.2km·s-1>v>7.9km·s-1v1?7.9?103m?s?1圆抛物线16.7km·s-1>v>11.2km·s-1双曲线
图3-16
G0ME?g2R地面上,E,地球半径RE=6.37×106m .
所以,v2?2gRE=11.2×103m·s-1 称为第二宇宙速度或称为脱离地
球的逃逸速度。 3.第三宇宙速度
Mm1mv3'3?G0S?0r'物体飞出太阳系去,必须满足2,MS为太阳的质
量,r'为地球和太阳的距离,v3'为物体相对于太阳系的逸出速度。代
入各值得
MS=1.99×1030kg,r'=1.496×1011m ,
v3'?2G0MSr'=42.2×
103m·s-1 .
由于地球绕太阳的平均速度为29.8×103m·s-1,借助地球的公转,物体被发射的速度相对地球来说,只需要
v3''=(42.2-29.8)×103m·s-1 =12.4×103m·s-1 .
从地面发射的物体,飞出太阳系时,既要脱离太阳的引力作用,也要脱离地球的引力作用,发射时的能量必须满足
12121mv3?mv2?mv3''2222,
22v?v?v''323所以, =16.7×103m·s-1 .
这就是从地面发射使星体飞离太阳系的最小速度,即第三宇宙速度。
第六节 碰撞
碰撞,一般是指两个物体在运动中相互靠近,或发生接触时,在相对较短的时间内发生强烈相互作用的过程(例子)。碰撞会使两个物体或其中的一个物体的运动状态发生明显的变化。
碰撞过程一般都非常复杂,难于对过程进行仔细分析。但由于我们通常只需要了解物体在碰撞前后运动状态的变化,而对发生碰撞的物体系来说,外力的作用又往往可以忽略,因而可以利用动量、角动量以及能量守恒定律对有关问题求解。 一、完全弹性碰撞
在碰撞后,两物体的动能之和(即总动能)完全没有损失,这种碰撞叫做完全弹性碰撞。
【解题要点】动量、动能守恒。 二、非弹性碰撞
在两物体碰撞时,由于非保守力作用,致使机械能转换为热能、声能、化学能等其他形式的能量,或者其他形式的能量转换为机械能,这种碰撞就叫做非弹性碰撞。
【解题要点】动量守恒、能量守恒。
如两物体在碰撞后以同一速度运动(即它们相碰后不再分开),这种碰撞叫做完全非弹性碰撞。 【解题要点】动量守恒。
从能量损失的角度来看,完全弹性碰撞没有能量的损失,非弹性碰撞有能量的损失,而且完全非弹性碰撞能量损失的最多,一般非弹性碰撞的能量损失介于弹性碰撞与完全非弹性碰撞之间。因此假定两质点的质量分别为m1和m2,沿x轴方向上进行碰撞,碰撞前的速度分别为v10和v20,碰撞后的速度分别为v1和v2,显然v10>v20,v2>v1,定义恢复系数
v2?v1v10?v20,
那么,碰撞过程中满足m1v10?m2v20?m1v1?m2v2,能量损失
e??E?11111m1m2222m1v10?m2v20?m1v12?m2v2?(v10?v20)2(1?e2)22222m1?m2.
可见,弹性碰撞e=1,?E?0;
完全非弹性碰撞e=0,
?E?1m1m2(v10?v20)22m1?m2.
v20m2v1m1v2m2xv10m1
图3-17 碰撞
第七节 能量守恒定律
一、定律的表述和意义
如果系统内除了万有引力、弹性力等保守力作功以外,还有摩擦力或其他非保守内力作功,那么这系统的机械能就要发生变化,但它总是转换为其他形式的能量,这是由大量的实验所证明的。
对于一个孤立系统来说,系统内各种形式的能量是可以相互转换的,但是不论如何转换,能量既不能产生,也不能消灭。——能量守恒定律
该定律是自然界的基本定律之一,是物理学中最具普遍性的定律之一,可适用于任何变化过程,不论是机械的、热的、电磁的、原子和原子核内的,以及化学的、生物的等等,其意义远远超出了机械能守恒定律的范围,后者只不过是前者的一个特例。 二、功与能量的联系和区别
能量守恒定律能使我们更深刻地理解功的意义。按能量守恒定律,一个物体或系统的能量变化时,必然有另一个物体或系统的能量同时发生变化。所以当我们用作功的方法(以及用传递热量等其他方法)使一个系统的能量变化时,在本质上是这个系统与另一个系统之间发生了能量的交换。而这个能量的交换在量值上就用功来描述。所以说, (1)功总是和能量的变化与转换过程相联系。 (2)功是能量交换或变化的一种量度。
(3)能量是代表物体系统在一定状态下所具有的作功本领,它和物体系统的状态有关,是系统状态的函数。
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