刚体变轴转动中的角动量守恒

角动量守恒定理通常是相对固定转轴而言,对于某些变轴转动的问题(如下文例题),可用冲量矩定理及质心运动定理解答[1],但用角动量守恒定理解答更为简明.因为在变轴过程中,如果冲力作用在新的转轴上,则相对于新的转轴来说,冲力矩为零.因此,相对于新的转轴,变轴前后系统的角动量守恒.问题是:变轴前系统实际上绕原固定轴转动,那么它相对于新固定转轴的角动量怎样计算呢?这要用到下面的一个命题.     

机械能总量保持不变就是机械能守恒吗？

有这样一个问题：物体m在粗糙的水平面上受一水平拉力F作用而匀速前进时，机械能守恒吗?     

一种高精度保界的守恒重映方法

Lagrange方法中，当流场发生大变形时，跟踪流体运动的Lagrange网格发生扭曲，使计算无法进行下去，此时必须重分网格，把网格修复成较好的形状。另外，网格自适应技术中的重构、合并与加密，以及同一问题不同程序相继计算的连接，并行计算中相邻块边界区域的数据传递等，这些情况都需要利用旧网格上的物理量来确定新网格上的物理量，是一个物理量重映过程。质点重映方法是基于物理上守恒规律的一种离散的物理量守恒映射方法，既可实现分片常数分布的一阶精度重映计算，又可实现分片线性分布的二阶精度重映计算。这种方法可严格保证守恒量的守恒性，且可以实现任意多边形网格以及节点上物理量的守恒重映。但是，基于分片线性分布的二阶精度重映方法，如果新网格的守恒量没有进行保界调整，那么相应的强度量有可能在其局部的限制范围之外，破坏了原网格物理量的单调性。因而，对二阶精度的质点重映方法进行了进一步研究。在分片线性分布的基础上，将基于结构网格的保界算法扩展到非结构网格上，给出了二阶保界的质点守恒重映方法。     

在惯性系中求解落体偏东问题

在惯性系中从机械能守恒出发求解了落体偏东问题并计算了下落过程中质点的引力势能与动能的转化.     

守恒思想方法在高考中的应用

守恒思想方法是指根据守恒定律来研究某一系统发生的物理现象或变化过程，其最大优势是可以不追究过程的细节而直接建立初末状态守恒量之间的联系．运用守恒的思想方法解题的关键是，确定所研究的系统是否满足守恒的前提条件，或者能够在复杂的物理过程中巧妙的选择符合守恒条件的系统．     

2000年高考物理试题中的守恒问题

守恒定律是自然界的普遍规律;机械能守恒、能量守恒、动量守恒、质量守恒及电量守恒,是中学物理的重点内容,利用守恒的观点解题,可只由两个状态建立方程,简捷方便.2000年全国高考物理试题,已由侧重牛顿运动定律的考查,转向侧重守恒定律的考查,全卷22题,直接考查守恒定律有第1题、5题、11题、12题、13题、14题、18题、21题、22题,共68分;可以用守恒规律分析和解决的有第2题、6题、10题,共12分.其分值占有总分的53.3%.     

驻波中的能量传输

我们知道,驻波没有波形的传播.实际上,驻波区域内各质点是按一定的规律以不同的振幅做谐振动,是一种多模式的振动,所有节点处的质点的振幅为零.那么,各质点振动时的能量是否像单质点的谐振动那样,机械能守恒呢?驻波区域内各部分之间是否有能量传输呢?各种教材及参考书上几乎都没有加以讨论.本文用一般波动能量的讨论方法探讨一下驻波中的能量问题,通过讨论进一步明确形变势能的概念.     

多边形交错网格的守恒重映算法

提出基于细分和数值积分思想的一种离散的守恒重映方法——质点重映方法.密度分布可采用一阶精度的分片常数分布,或二阶精度的分片线性分布.分片线性密度分布函数采用面平均方法构造.重映过程中,借助四边形辅助网格,实现了交错网格节点量的重映.质点重映方法既适用于结构网格,也适用于非结构网格,且不要求新旧网格之间一一对应.数值结果表明,一阶精度重映算法健壮性好,但会产生较大的扩散效应;二阶精度重映算法可较好地保持密度分布的特性,但存在单调性问题.为改善二阶精度重映方法单调性,将结构网格质量守恒调整算法推广到非结构网格上,以限制新网格的质量密度.给出了一些重映的例子,并进行了误差分析.     

令人困惑的定点转动

转动是力学中一个有趣课题.初学者大抵觉得定轴转动还容易理解,定点转动却令人困惑,其物理实质难以把握.普通物理教本通常以转仪为例给出一个形式的解释,理论力学教本则往往着重于欧勒方程的解算,似乎都未针对定点运动的令人困惑之处加以阐释.本文试图给出这种阐释. 研究转动,首先要弄清怎样的运动叫转动. 这问题似乎太简单,不值一提.转动就是绕一根轴线或一个点转圆圈嘛,以质点绕O轴或O点的转动而论,就是图1那样. 转圆圈,这诚然是转动.但是,如果认为只有转圆圈才是转动,那就把转动理解得太狭隘了. 事实上,质点在图1的圆圈的一段上作变速运…     

完整力学系统的统一对称性

函数对时间的全导数采用沿系统的运动轨线的方式, 建立了完整力学系统的统一对称性的定义和判据. 得到了由统一对称性导致的Noether守恒量、Hojman守恒量和新型守恒量. 举例说明结果的应用.     

带有锥度结构的同轴开槽布拉格反射器研究

本文提出在Kα波段圆柱过模结构绕射辐射器件(RDG)中引入一种带有锥度结构的同轴内开槽布拉格反射器.采用复功率守恒技术(CCPT)对该反射器的频率响应特性进行分析.研究了相位匹配段长度,波纹槽深及锥度对反射器频率响应特性的影响,分析了波纹初始相位对反射器选模特性的影响,发现该反射器具有良好的模式选择特性.本文的研究工作为同轴Bragg反射器结构的研究提供了重要的理论分析手段. 关键词： 同轴Bragg反射器 频率响应特性 复功率守恒 绕射辐射振荡器     

滚摆运动的动力学分析

滚摆是力学中演示能量转换、机械能守恒广为使用的实验装置演示时,先把滚摆悬线缠紧在滚摆轴上,使滚摆轴心上升到距最低点h的高度后下落．滚摆在重力作用下竖直下落的同时,在悬线拉力作用下绕滚摆轴线转动．滚摆下降至最低点后,做竖直向上的运动和绕轴的转动,直到下落前的高度h处(因空气等阻尼,实际稍低于h)．本文试对滚摆运动进行动力学分析．     

规范变换对Birkhoff系统对称性的影响

研究Birkhoff系统规范变换对其Noether对称性、Lie对称性和Mei对称性的影响.在一定条件下,Noether对称性和守恒量不改变.Lie对称性和Hojaman守恒量仍保持不变.Mei对称性和新型守恒量可能变化,得到了Mei对称性和新型守恒量保持不变的条件.举例说明结果的应用. 关键词： Birkhoff系统 规范变换 对称性 守恒量     

刚体力学中的几个问题——致“普通物理”力学部分自学者之四

把刚体视作不变质点组,应用质点及质点组力学的定理和定律,就可以得到刚体运动的规律.因此,刚体力学中的规律实际上是质点组力学在“质点间距离保持不变”条件下的表现形式.刚体力学的内容很丰富,在普通物理学中学习的重点是刚体绕固定轴转动;与此关系较密切的有刚体平面运动,它可以看作平动和定轴转动的合成;至于刚体在平面力系下的平衡问题,实际上是平面运动的特殊情况,也属于我们的自学范围,现在围绕这些问题谈以下几点. 作用于刚体上的力 作用于刚体上的力有引人注目的特征.例如,力可沿作用线滑移而不改变其效果;将作用于刚体上的已知力…     

物理学中的对称性与守恒律

对称和守恒作为一个古老而又常新的概念,经历了从分立走向综合的漫长发展历程.对称性对物理学的发展起到了重要作用.由于对称性意味着不变性,也就是经过某种对称变换后物理规律的不变性,这就意味着某种物理量的守恒.     

机械能守恒定律及动量守恒定律演示仪器的制作

制作一种可以同时验证机械能守恒和动量守恒的实验装置,并通过这两个实验现象的对比更显著地体现了两个实验的物理现象与原理,有利于学生对机械能守恒与动量守恒原理的理解与认知。     

质点在动态多边形顶点的相遇问题

想象有两个运动质点位于一线段的两端,做相对运动,无疑两质点会相遇.再设想大量质点位于一个圆周上,一个质点接一个质点运动,结果运动沿圆周循环运动,永不相遇,这是多边形两种极限情况,那么对于其间n边形情况如何呢?下面我们作具体的分析.     

刚体的转动

引言一个刚体最普遍的运动是由一个移动和一个转动构成的合成运动。设有一刚体(图1),由起始位置A经过任意运动后到达一最终位置B。设P为刚体在位置A上任意一质点的位置,Q为刚体经过任意运动后该质点所在的新位置。设刚体首先从原有位置A经过平行移动到达虚线所示之位置B′,并使P点移至Q点。这一运动为一纯粹的移动,所有质点的位移都是平行相等的线段。然后我们再将物体由位置B′绕Q点旋转至其最终位置B。设在刚体中取任意两点R′,S′(不与Q点在一直线上),并     

应用速度图象巧解物理题

物理图象由于其直观、形象,在表达物理规律、求解物理问题时,有其独特的优势.本文就应用速度图象解题方法举例说明. 例一:质点在如图1所示力(方向在一直线上)的作用下由静止开始运动,则质点动能最大的时刻是:     

弱非线性耦合二维各向异性谐振子的一阶近似Lie对称性与近似守恒量

用近似Lie对称性理论研究弱非线性耦合二维各向异性 谐振子的一阶近似Lie对称性与近似守恒量, 并以频率比为2:1的弱非线性耦合二维各向异性谐振子为例, 得到其6个一阶近似Lie对称性和一阶近似守恒量, 其中1个一阶近似守恒量实为系统的精确守恒量, 4个一阶近似守恒量为平凡的一阶近似守恒量, 只有1 个一阶近似守恒量为稳定的一阶近似守恒量.