加速度可以突变

加速度可以突变吗

加速度可以突变


加速度可以突变 。物体加速度的大小与合外力成正比,与物体质量成反比(与物体质量的倒数成正比) 。加速度的方向与合外力的方向相同,合力可突变,故加速度可突变 。加速度是速度变化量与发生这一变化所用时间的比值Δv/Δt , 是描述物体速度变化快慢的物理量,通常用a表示,单位是米/平方秒 。
在匀变速直线运动中 , 速度变化量与所用时间的比值叫加速度,其国际单位是米/二次方秒 。加速度有大小,有方向 , 是矢量 。加速度与速度变化和发生速度变化的时间长短有关,但与速度的大小无关 。在运动学中,物体的加速度与所受外力的合力大小成正比,与物体的质量成反比,方向与合外力的方向相同
冲击信号可以物理实现就是说数学上是成立的函数,但是在实际运用中会出现问题 , 例如稳定性,假如对以个机械臂来说 , 你要使他的端点进行以个关于时间T的轨迹变化,也许可行,但是他的速度或者加速度的突变非常大,在实际中有可能使机械损害 。信号的定义:
物理角度:
信号是承载某种或某些信息的物理量的变化 。
数学角度:
【加速度可以突变】信号是函数,是某一变量随时间或频率或其他变量而变化的函数 。
工程角度:
信号表现为一组数据或波形,通常是由某一检测仪器(传感器)从某一物理系统上检测得到的,以数据的形式记录在纸上,或存储在某种磁性
如果一个数学表达式成立,但在物理和工程上无法实现,就成为物理不可实现信号 , 反之为物理可实现信号 。
力与加速度和速度的计算公式牛顿第二定律给出以下关系:F=ma (F是物体所受合外力,m是物体质量,a是物体此刻的加速度) 。


牛顿第二定律的六个性质:


(1)因果性:力是产生加速度的原因 。若不存在力 , 则没有加速度 。


(2)矢量性:力和加速度都是矢量,物体加速度方向由物体所受合外力的方向决定 。牛顿第二定律数学表达式∑F = ma中,等号不仅表示左右两边数值相等,也表示方向一致,即物体加速度方向与所受合外力方向相同 。根据他的矢量性可以用正交分解法讲力合成或分解 。


(3)瞬时性:当物体(质量一定)所受外力发生突然变化时,作为由力决定的加速度的大小和方向也要同时发生突变;当合外力为零时,加速度同时为零 , 加速度与合外力保持一一对应关系 。牛顿第二定律是一个瞬时对应的规律,表明了力的瞬间效应 。


(4)相对性:自然界中存在着一种坐标系,在这种坐标系中,当物体不受力时将保持匀速直线运动或静止状态,这样的坐标系叫惯性参照系 。地面和相对于地面静止或作匀速直线运动的物体可以看作是惯性参照系,牛顿定律只在惯性参照系中才成立 。


(5)独立性:作用在物体上的各个力 , 都能各自独立产生一个加速度,各个力产生的加速度的矢量和等于合外力产生的加速度 。


(6)同一性:a与F与同一物体某一状态相对应 。
什么是速度突变速度突变,在高中物理是一个非常尴尬的概念,因为我们都知道,速度如果要发生突变 , 就必定存在一个加速度(而这个加速度很可能非常巨大,导致速度突变只是一瞬间的事情),但是就因为这个所谓的“一瞬间”,使得某些题目不会考虑这个“一瞬间”,那么拥有这种不考虑“一瞬间”的题目的特点,通常是轻描淡写的带过的
例如:①某车在前5秒内速度为5m/s , 在5秒后,速度变为7m/s
②在经过X秒后,车速变为10m/s
拥有这种标志的题目,通常属于“非线性物理过程”【是我为了方便学生理解编的物理名词】,也就是题目本身就已经给你把物理过程给分成了几个阶段,你只需要分别分析这几个阶段就可以了 , 不需要考虑这几个阶段中间连接的部分 。
这类题目相对而言也不算很多 , 常见于运动学 。


而真正要考虑速度变化过程的问题,就是线性物理过程,也就是连续的物理过程 , 比如这一道物理题目中提到的速度突变,就必须要考虑绳子撞上钉子后,小球拥有的速度变化 。
这一类题目,可以直接先给一个结论,事实上大多数学生也是这么学的 , 那就是,这种情况下,线速度不变 。
可是为什么不变呢?
考虑到物理情景的繁多复杂,我建议用能量的角度进行分析 。
绳子撞上钉子前(第一个物理过程),绳子撞上钉子后(第二个物理过程),中间那个过渡,就是从第一个物理过程过渡到第二个物理过程的时间,可以说是一瞬间 。
那么,从第一个物理过程,到第二个物理过程 , 存在能量的变化吗?
显然,由于高中阶段将绳子视为无质量,则绳子和钉子撞击那一瞬间前 , 小球拥有动能,重力势能(第一阶段),撞击后,小球依然拥有动能,重力势能(第二阶段),明显可以看出第一阶段和第二阶段的小球 , 重力势能一样大,而绳子在撞击的过程中,不存在任何能量的损失(绳子无质量),所以小球本身动能也就不会改变了(因为能量是守恒的)


思来想去,我觉得能量守恒的角度去解释这个模型是最方便最好理解的 。(事实上也有别的解释方法,但是没有那么好理解)
【能量部分适合高一,或者说刚学习这一块的学生理解】


【针对已经完成物理学习(高三)的学生 , 我想了一下,还可以用动量角度去解释,撞钉子的那瞬间,绳子的拉力和小球的速度方向还是垂直的(因为绳子拉力方向永远和绳子速度方向垂直),因此在那一瞬间,绳子拉力的冲量是不会给小球带来任何速度方向上的速度变化的 , 也就是小球线速度不会变】
这个解释更加科学一些噢

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