为什么做非圆周运动时可以用曲率半径算,在做非圆周运动时,可以说时时刻刻都在做向心运动或者离心运动,那么mv^2/r大于或

为什么做非圆周运动时可以用曲率半径算,在做非圆周运动时,可以说时时刻刻都在做向心运动或者离心运动,那么mv^2/r大于或小于合力,为什么就可以直接等于呢?求教
nevermind999 1年前 已收到2个回答 举报

暗香幽忧 幼苗

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首先,对于任何一种曲线运动,在每一时刻,径向上的合力都等于mv^2除以 该时刻的 曲率半径,这是没问题的.
然后再来说,“合力大于mv^2/r,做向心运动”这句话是什么意思.这里的r是原来那个圆周运动的r,合力比需要的大,它就会向圆内拐,然后你把r换成新的 曲率半径 ,它就是相等的.或者换一种说法,正因为此时的r比原来设想的圆周运动的r要小,所以它向圆内拐,做向心运动.这是跟刚刚反过来说的.

1年前 追问

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nevermind999 举报

可是,在取某个曲率半径的位置,该物体并没有达到新的稳定状态(以一个更小的半径做匀速圆周运动)而是继续做向心运动使半径继续减小直至向心力等于合力,所以这个R仍旧是不够小的,因此并未达到平衡,仍旧合力大于mv^2/r,求指正

举报 暗香幽忧

你总是提到“稳定状态”和“平衡”等等,是希望它到达某一种运动状态,但是物体怎么运动不是我们说了算的,运动是由受力决定的,每一时刻的受力决定每一时刻的加速度,物体如果做匀速圆周运动,那是因为它每一时刻径向的力都等于mv^2/圆周运动的r,而且没有切向的力使它的速率变化。做曲线运动时,要么有切向的力使它下一时刻的速率改变,要么下一时刻的力并不像圆周运动设想的那样提供。 作为练习,你可以对平抛运动每一点按照径向和切向分解,看看重力的两个分量的作用,径向提供mv^2/r,切向对其进行加速。最简单的是平抛的顶点,算出抛物线在顶点的曲率半径,看看此时重力是不是恰好等于。

nevermind999 举报

其实我还是不明白,正如你提到的“运动是由受力决定的,每一时刻的受力决定每一时刻的加速度”,加速度是可以瞬变的,但速度不是啊,速度要等下一时刻才会变化,向心也是在下一时刻,也就是说刚加上一个更大的力,用洛伦兹力分析好了, 1,B突然变大的那一时刻怎么处理? 2.接下去达到新的稳定状态前,洛伦兹力肯定大于mv^2/r,那怎么处理呢

举报 暗香幽忧

B突然变大的话,它就立即以新的半径做匀速圆周运动吧。因为洛伦兹力比较特殊,力是由速度决定的,正好每一时刻提供向心力。

nevermind999 举报

达到新的稳定状态时半径是确定的,那也就是说,未达到该状态时洛伦兹力肯定大于mv^2/r,是吗?扩展到只要是始终与速度垂直的力突变就不能这么算,是吗?

举报 暗香幽忧

如果是你说的这种情况,力突变了,那该突变点之前和之后的轨迹根本就不“平滑”连接,或者说在该点不解析,往前看有一个曲率半径,对应之前的力,往后看有一个曲率半径,对应之后的力。就好比,打个比方,y=|x|,它在零点处之前有个导数,之后有个导数,必须分开分析,只不过这里是连续且一阶连续,更高阶不连续。但不管怎样,径向的力始终等于mv^2/曲率半径。

nevermind999 举报

不好意思,我还没学求导呢,不过你的关于导数的话我倒是明白,可以为我详细分析一下洛伦兹力吗,粒子速度是不变的,所以洛伦兹力是一定的,而半径在变,怎么就相等了?

举报 暗香幽忧

如果只受洛伦兹力的话,就会做匀速圆周运动。如果按你说的,B突然改变,那相应的r也突然改变,之后还是匀速圆周运动。不知道你是什么意思。

nevermind999 举报

可是R是渐变,需要一定时间才能到新的稳定状态,我问的是在这个渐变的过程中这个结论是否成立,为什么? 如果还有疑问,我得私信里聊了,没财富值了

举报 暗香幽忧

成立的。 不知道你的”到新的稳定状态”是什么意思,它为什么要“到新的稳定状态”,我觉得你认为(匀速圆周运动是一种稳定状态,别的曲线运动就不是),但它们没有什么本质区别啊,为什么就觉得这个稳定那个不稳定呢,不存在你所说的这个“稳定状态”的概念。力和运动的事,就是两句话,(1)不受力,就静止或匀速直线,(2)受力,就力正比于加速度,其他的话或者词都只是说法、名称、叫法的问题,规律就这两条规律,没有别的。你那个“稳定状态”是自己造的概念。

mr59wbv 幼苗

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这里用的是物理的极限,微元思想,它确实是向心或离心,但在那个位置就把它看作圆周运动,不考虑之后的运动就好理解点。。。

1年前

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