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将匀质细杆分成无穷多小组,每一小组由图5-2中左右两个对称小部位构成,其质心位于细杆中心O,这些质心构成的新质点系聚集在O处,新质点系的质心即在O处,故原匀质细杆的质心也在O处.匀质圆环、匀质圆板、匀质球壳、匀质球体等强对称物体的质心,都在它们的几何中心上.一般来说,如果一个质点系的物质分布,相对O点具有空间反演对称性(即点对称性),那么质点系的质心必定位于O点.
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图 5-2
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将匀质三角板ABC,平行于BC边分割成一系列匀质窄条,各窄条质心位于中心,这些质心构成的新质点系形成BC边的中线AD,三角板的质心C0必定在中线AD上.同理,C0也应在AC边的中线BE上,故C0必在AD与BE的交点上,如图5-3所示.再者,C0又应在AB边的中线CF上,C0是唯一的,故CF应过AD与BE的交点,这相当于用力学方法证明了任意三角形三条中线必定共点.
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图 5-3
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由质心的速度
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得质心的动量为
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即等于质点系的动量.在惯性系中,再由质点系动量定理可得
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有
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即为质心运动定理.(5.5)式表明,质点系质心加速度由合外力确定,与内力无关,与前文所述相符.
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5.1.3 质点系动力学量的分解
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在任一参考系(惯性系或非惯性系)中,(5.4)式都成立,因此质点系在任一参考系中的动量p即等于质心在此参考系中的动量pC.质点系相对质心的动量p′,便应等于质心相对于质心的动量,后者自然为零.据此,形式上有
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任一参考系中,质点系动能为
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