1、正弦波圖像正弦波圖像水波高清視頻截圖水波高清視頻截圖池塘水波截圖池塘水波截圖湖面水波湖面水波江邊波光照片江邊波光照片海浪照片海浪照片巨浪照片巨浪照片狂狼照片狂狼照片海嘯照片海嘯照片隱藏于碰撞現(xiàn)象中的科學(xué)問(wèn)題隱藏于碰撞現(xiàn)象中的科學(xué)問(wèn)題 力學(xué)：力、位移、速度、作功、內(nèi)能力學(xué)：力、位移、速度、作功、內(nèi)能 動(dòng)量方程動(dòng)量方程 能量方程能量方程 物質(zhì)運(yùn)動(dòng)與波傳播物質(zhì)運(yùn)動(dòng)與波傳播 沖擊波及其基本方程沖擊波及其基本方程 沖擊波特征線表示方法沖擊波特征線表示方法關(guān)于碰撞問(wèn)題的選擇題關(guān)于碰撞問(wèn)題的選擇題剛性物體剛性物體無(wú)摩擦力無(wú)摩擦力v1、若為彈性碰撞，、若為彈性碰撞， 碰撞前后體系動(dòng)量（碰撞前后體系動(dòng)量（ 守恒

2、守恒 不守恒），不守恒）， 碰撞前后體系動(dòng)能（碰撞前后體系動(dòng)能（ 守恒守恒 不守恒），不守恒）， 碰撞前后體系總能量（碰撞前后體系總能量（ 守恒守恒 不守恒）；不守恒）；2、若為非彈性碰撞，、若為非彈性碰撞， 碰撞前后體系動(dòng)量（碰撞前后體系動(dòng)量（ 守恒守恒 不守恒），不守恒）， 碰撞前后體系動(dòng)能（碰撞前后體系動(dòng)能（ 守恒守恒 不守恒），不守恒）， 碰撞前后體系總能量（碰撞前后體系總能量（ 守恒守恒 不守恒）；不守恒）； 剛體彈性碰撞過(guò)程剛體彈性碰撞過(guò)程vv如何傳遞如何傳遞?步調(diào)一致步調(diào)一致瞬時(shí)變化瞬時(shí)變化超快轉(zhuǎn)移超快轉(zhuǎn)移從無(wú)到有從無(wú)到有瞬間完成瞬間完成能量隨質(zhì)量攜帶能量隨質(zhì)量攜帶, 能量傳播速

3、度有限，通過(guò)介質(zhì)傳遞？能量傳播速度有限，通過(guò)介質(zhì)傳遞？彈性體碰撞過(guò)程簡(jiǎn)化彈性體碰撞過(guò)程簡(jiǎn)化如何傳遞如何傳遞?局部擴(kuò)散局部擴(kuò)散傳遞過(guò)程傳遞過(guò)程有限速度有限速度介質(zhì)傳遞介質(zhì)傳遞勢(shì)能轉(zhuǎn)換勢(shì)能轉(zhuǎn)換彈性體碰撞擠壓過(guò)程彈性體碰撞擠壓過(guò)程狀態(tài)就近傳遞狀態(tài)就近傳遞傳播！傳播！彈性壓縮彈性壓縮部分動(dòng)能部分動(dòng)能勢(shì)能轉(zhuǎn)換勢(shì)能轉(zhuǎn)換完成能量動(dòng)量再分配！完成能量動(dòng)量再分配！界面接觸界面接觸局部發(fā)生作用局部發(fā)生作用動(dòng)能動(dòng)能-勢(shì)能轉(zhuǎn)換效率？勢(shì)能轉(zhuǎn)換效率？能量傳遞速度？能量傳遞速度？維持穩(wěn)定？維持穩(wěn)定？勢(shì)能釋放！勢(shì)能釋放！彈性體碰撞分開(kāi)過(guò)程彈性體碰撞分開(kāi)過(guò)程兩側(cè)首先兩側(cè)首先恢復(fù)加速恢復(fù)加速恢復(fù)區(qū)域恢復(fù)區(qū)域加寬加寬恢復(fù)區(qū)域恢復(fù)區(qū)

4、域再加寬再加寬完全恢復(fù)完全恢復(fù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移分開(kāi)遠(yuǎn)離分開(kāi)遠(yuǎn)離勢(shì)能勢(shì)能-動(dòng)能轉(zhuǎn)換效率？動(dòng)能轉(zhuǎn)換效率？能量傳遞速度？能量傳遞速度？總能量守恒！總能量守恒！無(wú)內(nèi)部損耗！無(wú)內(nèi)部損耗！彈塑性體碰撞過(guò)程簡(jiǎn)化彈塑性體碰撞過(guò)程簡(jiǎn)化局部發(fā)熱，內(nèi)部損傷局部發(fā)熱，內(nèi)部損傷彈塑性體碰撞壓縮過(guò)程彈塑性體碰撞壓縮過(guò)程局部接觸局部接觸局部彈性壓縮局部彈性壓縮局部彈性局部彈性-塑性壓縮塑性壓縮局部彈性局部彈性-塑性壓縮塑性壓縮能量動(dòng)量重新分配能量動(dòng)量重新分配局部發(fā)熱局部發(fā)熱內(nèi)部損傷內(nèi)部損傷傳遞速度？傳遞速度？轉(zhuǎn)換率？轉(zhuǎn)換率？彈塑性體碰撞分離過(guò)程彈塑性體碰撞分離過(guò)程局部彈性恢復(fù)局部彈性恢復(fù)部分恢復(fù)部分恢復(fù)部分恢復(fù)部分恢復(fù)部分

5、恢復(fù)部分恢復(fù)能量動(dòng)量分配能量動(dòng)量分配帶著損傷帶著損傷能量動(dòng)量分配能量動(dòng)量分配局部發(fā)熱局部發(fā)熱內(nèi)部損傷內(nèi)部損傷有形變有形變有損耗有損耗動(dòng)能不守恒動(dòng)能不守恒能量的傳遞速度？能量的傳遞速度？能量轉(zhuǎn)化效率？能量轉(zhuǎn)化效率？彈塑性體瞬時(shí)壓縮過(guò)程彈塑性體瞬時(shí)壓縮過(guò)程剛性滑塊運(yùn)動(dòng)傳遞模型剛性滑塊運(yùn)動(dòng)傳遞模型可壓縮性用間隙等效放大圖效果滑塊厚度a, 滑塊間距b:可壓縮比為：b/(a+b)帶頭的運(yùn)動(dòng)滑塊是運(yùn)動(dòng)特征點(diǎn)，向前傳遞帶頭的運(yùn)動(dòng)滑塊是運(yùn)動(dòng)特征點(diǎn)，向前傳遞剛性滑塊傳遞模型剛性滑塊傳遞模型運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)方程 滑塊厚度a, 滑塊間距b:可壓縮比為：b/(a+b) 活塞速度U和“波頭”速度D關(guān)系： 活塞底部平均壓力方

6、程： 能量方程： DuPuDtPtll)()(21/)(212121)/()21)(0022002LLPEEDuPuuDPuEEEuEDtPutlll01)(LLDubanbnDtut彈塑性體瞬時(shí)壓縮過(guò)程彈塑性體瞬時(shí)壓縮過(guò)程過(guò)渡到連續(xù)介質(zhì)情形過(guò)渡到連續(xù)介質(zhì)情形快速活塞在連續(xù)介質(zhì)中掀起的恒定流場(chǎng)快速活塞在連續(xù)介質(zhì)中掀起的恒定流場(chǎng)沖擊波沖擊波連續(xù)彈塑性介質(zhì)瞬時(shí)壓縮過(guò)程連續(xù)彈塑性介質(zhì)瞬時(shí)壓縮過(guò)程物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特征線表示物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特征線表示 連續(xù)介質(zhì)壓縮過(guò)程連續(xù)介質(zhì)壓縮過(guò)程運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)方程 介質(zhì)初始密度V0, 壓縮后密度V，可壓縮比為：1- V/V0 活塞速度U和“波頭”速度D關(guān)系： 活塞底部平均壓力方程

7、： 能量方程： DuPuDtPt00)()(21/)(212121)/()21)(0002200020VVPEEDuPuuDPuEEEuEDtPut01VVDu高速運(yùn)動(dòng)體受阻擋情形高速運(yùn)動(dòng)體受阻擋情形形成反向沖擊波形成反向沖擊波彈塑性飛行體瞬時(shí)壓縮過(guò)程彈塑性飛行體瞬時(shí)壓縮過(guò)程剛性滑塊傳遞模型剛性滑塊傳遞模型(W-D)t(u-D)t飛行體瞬時(shí)壓縮過(guò)程剛性滑塊傳遞模飛行體瞬時(shí)壓縮過(guò)程剛性滑塊傳遞模型型運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)方程 滑塊厚度a, 滑塊間距b:可壓縮比為：b/(a+b) 活塞速度U和“波頭”速度D關(guān)系： 活塞底部平均壓力方程： 能量方程： )()()(uWDWPuWtDWPtll)(21)(21)

8、(21)()(21)(/()21(21)()()(002220220202LLPEEWuWuuWuEEWuDWPuEEWEuEtDWutPll01)()()(LLbabDWuWbabDWtDutDW兩套公式等價(jià)兩套公式等價(jià)000111LLDuLLWDWuLLDWuWDuPWuWDPuWDWPlll)()(彈塑性飛行體滑塊模型瞬時(shí)壓縮過(guò)程彈塑性飛行體滑塊模型瞬時(shí)壓縮過(guò)程物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特征線表示物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特征線表示 彈塑性彈丸瞬時(shí)壓縮過(guò)程彈塑性彈丸瞬時(shí)壓縮過(guò)程過(guò)渡到連續(xù)介質(zhì)情形過(guò)渡到連續(xù)介質(zhì)情形飛行體瞬時(shí)壓縮過(guò)程連續(xù)介質(zhì)飛行體瞬時(shí)壓縮過(guò)程連續(xù)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)方程運(yùn)動(dòng)方程 介質(zhì)初始密度V0, 壓縮后密度V，可壓縮比為：1- V/V0 活塞速度U和“波頭”速度D關(guān)系： 活塞底部平均壓力方程： 能量方程： )()()(00uWDWPuWtDWPt)(21)(21)(21)()(21)(/()21(21)()()(00222022002020VVPEEWuWuuWuEEWuDWPuEEWEuEtDWutP01VVbabDWDu彈塑性飛行體連續(xù)介質(zhì)瞬時(shí)壓縮過(guò)程彈塑性飛行體連續(xù)介質(zhì)瞬時(shí)壓縮過(guò)程物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特征線表示物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的特征線表示 壓縮后恢復(fù)過(guò)程壓縮后恢復(fù)過(guò)程卸載波卸載波彈塑性體碰撞后膨脹過(guò)程彈塑性體碰撞后膨脹過(guò)程剛性滑塊運(yùn)動(dòng)傳遞模型