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CM · Classical mechanics

GRE · GRE Subject Test · GRE Physics · Tópico 1

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1.1

Mecânica clássica

Um planeta acelera mesmo quando sua velocidade escalar é constante: velocidade inclui direção.

Pré-requisitos: 47.

  • Aplicar descrições newtonianas, lagrangianas e hamiltonianas
  • Analisar rotação, forças centrais e oscilações
  • Use leis de conservação com suas condições
Vocabulário Treinar
English Português
Lagrangian/læˈɡræŋɡɪən/ lagrangiano
angular momentum/ˈæŋɡjʊlə məʊˈmentəm/ momento angular
1.2

Escolha o sistema e o modelo

A segunda lei de Newton é uma declaração vetorial. Escolha coordenadas e identifique restrições antes das componentes.

1.3

Use a relação governante

A conservação de energia aplica-se quando se considera o trabalho das forças não conservativas; a conservação do momento linear exige impulso externo líquido nulo.

1.4

Aplique as condições

Para pequenas oscilações, linearize em torno de um equilíbrio estável. Um termo restaurador proporcional ao deslocamento resulta em movimento harmônico.

1.5

Verifique a conclusão

As equações de Lagrange usam L=T−V e coordenadas generalizadas. Essa formalização universitária difere da substituição de forças no nível escolar.

1.6

Método resolvido

Escolha um referencial inercial e uma coordenada x medida a partir do equilíbrio da mola. Para uma mola conservativa, o Lagrangiano evita resolver forças de restrição.

$$L=\tfrac12m\dot x^2-\tfrac12kx^2.$$
$$\frac{d}{dt}\frac{\partial L}{\partial\dot x}-\frac{\partial L}{\partial x}=0, \qquad m\ddot x+kx=0.$$
Com m = 2.0 kg e k = 18 N/m,
$$\omega=\sqrt{k/m}=\sqrt{(18\,\mathrm{N/m})/(2.0\,\mathrm{kg})}=3.0\,\mathrm{rad/s}.$$
$$T=2\pi/\omega=2\pi/(3.0\,\mathrm{rad/s})=2.09\,\mathrm{s}.$$
Rigidez positiva garante movimento estável. As unidades de k/m são segundos quadrados inversos.

Mecânica clássica: diagrama original GRE
Mecânica clássica: diagrama original de ensino GRE.
1.7

Verifique condições e vocabulário

A conservação da energia cinética não se mantém em todas as colisões, mesmo quando o momento é conservado.

Lagrangiano: Energia cinética menos energia potencial para o sistema mecânico padrão.

momento angular: O momento do momento linear em relação a um ponto de referência.

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