直線運動和圓周運動如何相加?這涉及一個重要概念,哥氏加速度

2020-12-03 航空航天迷

同學們我們在中學的物理裡面學過直線運動之間的,那麼直線和曲線運動之間我們應該如何相加呢?今天我們就一起來探討一下這個問題。

這涉及到我們航空航天科學中一個非常重要的概念——哥氏加速度。哥氏加速度是由於相對運動與牽連運動相互影響而形成的。

當動點對於某一動參考系做相對運動時,同時這個動參考系又做牽連運動時,該點將具有哥氏加速度

我們知道運動需要選定參考系才具有意義,當我們選擇的參考系也在做運動時,這是種情況我們將物體看做是複合運動。

複合運動=相對運動+牽連運動

我們以在車中行走的人為例,

●相對運動是指人在車廂內行走,人對車廂的運動是相對運動

●牽連運動是指車廂對地面的運動是牽連運動

●複合運動就是指人對地面的運動

其中複合運動一般可分為三種情況:

由兩個直線運動組成;

由兩個圓周運動組成(陀螺儀的運動屬於此種情況);

由一個直線運動和一個圓周運動組成。

以由一個直線運動和一個圓周運動組成複合運動形式為例說明

細杆繞定軸以角速度 做勻速運動——圓周運動;

細杆上小球以速度 沿直杆做勻速運動——直線運動。

小球在坐標系(0xy)內的運動為複合運動。

它的符合運動包括兩部分組成:

一是相對運動速度 (相對運動);

二是牽連運動產生的切線速度 (牽連運動:就是直杆繞定軸轉動使牽連點具有切向速度)。

做這種複合運動的小球,會產生加速度。小球的加速運動是怎樣產生的呢?

我們先來看兩個問題。

杆的牽連運動使相對速度發生變化;

[提問]:小球的相對運動速度發生什麼變化?

答:小球沿直杆做勻速運動:所以大小不變、方向發生變化。產生加速度,稱為相對加速度。

②小球的相對運動使牽連切線速度發生變化;

[提問]:杆的牽連切線速度發生什麼變化?

答:杆繞定軸以角速度做勻速運動:所以速度大小不變、方向發生變化,產生加速度,稱為牽連加速度.

小球在複合運動中,由於相對速度和牽連切線速度相互作用,產生了兩個大小相等、方向相同的相對加速度和牽連加速度,相對加速度+牽連加速度=哥氏加速度,它的方向:與杆的旋轉角速度與球的運動速度方向組成的平面相垂直(右手定則,相對速度順著牽連角速度的轉向旋轉90°,也就是垂直於紙面朝裡的)。

這就是我們的哥氏加速度它的大小和方向,在我們生活中,由兩個圓周運動組成、由一個直線運動和一個圓周運動組成的複合運動非常的常見,我們例如我們地球本身就是在兩個圓周運動,地球的自轉和繞太陽的公轉。

你還知道那些存在哥氏加速度的情形呢?請在評論中和小航分享吧,下次小航將和大家一起分享下,在我們陀螺中各質點哥氏加速度的分析。我們這次就分享到這裡。

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