质心的定义
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初中教材讲了重心,重心是物体所受重力的合力的作用点.对于质量均匀分布的物体,重心位于物体的对称中心.
这里介绍质心的概念,对于一个物体,质心和重心是同一个点.那为什么还要区分质心和重心呢?因为只有在地面附近,重力加速度是常矢量时,才有重心的概念.没有重力概念的时候也就没有重心的概念,比如在宇宙飞船上,物体处于失重状态,没有重力,当然就无所谓重心了,但是物体上的那一点依然存在,那就是质心.质心是一个比重心更为广泛的概念.再比如当我们研究微观粒子的运动时,微观粒子也有内部结构,而且一般不必考虑重力的作用,但微观粒子的质心依然重要,粒子质心的运动就可以代表了粒子的整体运动.
物理学中有一个非常重要的定理,在中国把它叫做“质心运动定理”.对任意一个物体,不管它的大小、形状、是不是会变形,质心运动定理都可以适用.设物体的质量为m,质心为C点,质心的加速度为ac,物体受到其它物体施与的“外力”为F1(e)、F2(e)、……,质心运动定理为
mac=F1(e)+F2(e)+…
对质心运动定理做两点说明:
1、质心运动定理中只涉及物体所受外力,物体内部的复杂的相互作用力(内力)在定理中不出现.
2、质心运动定理的思想是把复杂的真实物体“假象质点化”,它的数学形式和质点的牛顿第二定律相同,在美国的教材中干脆就把它叫做牛顿第二定律.中国人恐怕是太严谨了!虽然质心运动定理的名字读者没见过,但是在中学课程中,当物体不能忽略其大小和形状时,对它使用的牛顿第二定律实际上就是质心运动定理.
只这样说读者可能不好理解,下面通过例子来看一看.
前文讨论过如图1的人骑自行车运动的问题,并说过:“人和自行车”的整体在水平方向受到的外力只有地面施与的摩擦力,由于后轮受到的摩擦力向前,所以在摩擦力的作用下“人和自行车”的整体会获得向前的加速度.实际上这里就用了质心运动定理.
这里介绍质心的概念,对于一个物体,质心和重心是同一个点.那为什么还要区分质心和重心呢?因为只有在地面附近,重力加速度是常矢量时,才有重心的概念.没有重力概念的时候也就没有重心的概念,比如在宇宙飞船上,物体处于失重状态,没有重力,当然就无所谓重心了,但是物体上的那一点依然存在,那就是质心.质心是一个比重心更为广泛的概念.再比如当我们研究微观粒子的运动时,微观粒子也有内部结构,而且一般不必考虑重力的作用,但微观粒子的质心依然重要,粒子质心的运动就可以代表了粒子的整体运动.
物理学中有一个非常重要的定理,在中国把它叫做“质心运动定理”.对任意一个物体,不管它的大小、形状、是不是会变形,质心运动定理都可以适用.设物体的质量为m,质心为C点,质心的加速度为ac,物体受到其它物体施与的“外力”为F1(e)、F2(e)、……,质心运动定理为
mac=F1(e)+F2(e)+…
对质心运动定理做两点说明:
1、质心运动定理中只涉及物体所受外力,物体内部的复杂的相互作用力(内力)在定理中不出现.
2、质心运动定理的思想是把复杂的真实物体“假象质点化”,它的数学形式和质点的牛顿第二定律相同,在美国的教材中干脆就把它叫做牛顿第二定律.中国人恐怕是太严谨了!虽然质心运动定理的名字读者没见过,但是在中学课程中,当物体不能忽略其大小和形状时,对它使用的牛顿第二定律实际上就是质心运动定理.
只这样说读者可能不好理解,下面通过例子来看一看.
前文讨论过如图1的人骑自行车运动的问题,并说过:“人和自行车”的整体在水平方向受到的外力只有地面施与的摩擦力,由于后轮受到的摩擦力向前,所以在摩擦力的作用下“人和自行车”的整体会获得向前的加速度.实际上这里就用了质心运动定理.
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