范文一:关于W_FS 中的位移问题
关于W=FS中的位移问题 COS,
06年高考理综物理试题第20题:一位质量为m的运动员从下蹲状态向上起跳,经Δt时间,身体伸直并刚好离开地面,速度为v。在此过程中,
A 地面对他的冲量为mv,mgΔt,地面对他做的功为
2 1/2mv
B 地面对他的冲量为mv,mgΔt,地面对他做的功为零
2C 地面对他的冲量为mv,地面对他做的功为1/2mv
D 地面对他的冲量为mv,mgΔt,地面对他做的功为零
该题出错率比较高,其中正确答案为 B,很多同学都没有选。包括老师们也有在议论该题答案的正确性。一般认为人在跳起的过程中,是由于地面对人做功,才导致人获得向上的动能,也就导致人跳离地面,不然的话,人怎样才能获得向上的动能呢,其实这是错误的。我们知道W=FS,其中S为力的作用点的位移,由于人在跳起时,COS,
支持力对人脚的作用的位移为零,故不做功。那么人如何获得动能呢,人获得的动能是由于人的内力做功的结果。人跳起的过程可以简化为如下模型:人下蹲过程相当于从A到B的过程,人跳起过程相当于从B到C过程。在B到C的过程中,地面对木块M没有做功,但弹簧的弹力对N做功,增加了N的动能,最终MN都离开地面向上运动。
对此,我们还遇到如下一些问题:
问题:一对静摩擦力做功和是否一定为零,
错解:一对静摩擦力做功和不一定为零。比如:人站在静止的小船,然后人从一端走到另一端,此时人和船都受到相互的静摩擦力,并彼此都作正功,从而使人和船都获得了动能。因此说,一对静摩擦力做功和不一定为零。
正确说法:在W=FS中,S应指力的作用点的位移。COS,
一对相互作用的静摩擦力,必保持相对静止,而相互作用力大小相等,方向相反。当其中一个作用力做功时,另一个反作用力一定做等大的负功。故一对静摩擦力做功和一定为零。对于人在船上走动时,当人的脚和船未分离时,脚对船的静摩擦力对船做正功,船后移,船对人脚做等大负功,做功和为零。但人脚离开船时,人的内力对人做功,也就相当于一个被释放的弹簧对物体做功一样,从而使人获得一个动能,使人移动与船移动方向相反。
问题:猴子在爬杆时,猴子受到杆的静摩擦力对猴子是否做功,
错解:摩擦力对猴子做正功。因为猴子仅受重力和摩擦力,正是由于摩擦力对猴子做功才导致猴子爬高,增加了猴子的重力势能。
正确说法:猴子受到杆的摩擦力为静摩擦力,猴子爬高时静摩擦力并没有位移,故未做功。猴子只所以获得的动能、爬高,是由于猴子的内力做功,消耗体内的化学能使猴子身体收缩上移,并具有向上的动能,从而使猴子跳跃式往上爬。
总而言之,对于公式W=FS,当物体看作质点时SCOS,
指物体的位移;当物体不能看作质点时S指力的作用点的位移(像前面人跳高、人在船上走、猴子爬高等都不能看作质点)。在分析力对物体做功时,要分清物体能否看成质点,不要盲目处理问题。
范文二:关于位移角的问题
楼层位移比和层间位移角
1、“楼层位移比”
1)定义——“楼层位移比”指:楼层的最大弹性水平位移(或层间位移)与楼层两端弹性水平位移(或层间位移)平均值的比值;
2)目的——限制结构的扭转;
3)计算要求——考虑偶然偏心(注意:不考虑双向地震)。
2、“层间位移角”
1)定义——按弹性方法计算的楼层层间最大位移与层高之比;
2)目的——控制结构的侧向刚度;
3)计算要求——不考虑偶然偏心,不考虑双向地震。
3、综合说明:
1)现行规范通过两个途径实现对结构扭转和侧向刚度的控制,即通过对“楼层位移比”的控制,达到限制结构扭转的目的;通过对“层间位移角”的控制,达到限制结构最小侧向刚度的目的。
2)对“层间位移角”的限制是宏观的。“层间位移角”计算时只需考虑结构自身的扭转藕联,无需考虑偶然偏心及双向地震。
3)双向地震作用计算,本质是对抗侧力构件承载力的一种放大,属于承载能力计算范畴,不涉及对结构扭转控制的判别和对结构抗侧刚度大小的判断。
4)常有单位要求按双向地震作用计算控制“楼层位移比”和“层间位移角”,这是没有依据的。但对特别重要或特别复杂的结构,作为一种高于规范标准的性能设计要求也有它一定的合理性。
位移比---
位移比的大小反映了结构的扭转效应,同周期比的概念一样都是为了控制建筑的扭转效应提出的控制参数。(在高归4.3.5条中位移比和周期比是同时提出的)
B 规范条文
抗规第3.4.3.1条规定:平面不规则而竖向规则的建筑结构,应采用空间结构计算模型,并应符合下列要求:1) 扭转不规则时,应计及扭转影响,且楼层竖向构件最大的弹性水平位移和层间位移分别不宜大于楼层两端弹性水平位移和层间位移平均值的1.5倍;
新高规的4.3.5条规定,在考虑质量偶然偏心影响的地震作用下,楼层竖向构件的最大水平位移和层间位移角,A 、B 级高度高层建筑均不宜大于该楼层平均值的1.2倍;且A 级高度高层建筑不应大于该楼层平均值的1.5倍,B 级高度高层建筑、混合结构高层建筑及复杂高层建筑,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
C 计算方法及程序实现
程序中对每一层都计算并输出最大水平位移、最大层间位移角、平均水平位移、平均层间位移角及相应的比值,用户可以一目了然地判断是否满足规范。
且注意位移比的限值是根据刚性楼板假定的条件下确定的,其平均位移的计算方法,也基于“刚性楼板假定”。
控制位移比的计算模型: 按照规范要求的定义,位移比表示为“最大位移/平均位移”,而平均位移表示为“(最大位移+最小位移)/2”,其中的关键是“最小位移”,当楼层中产
生0位移节点,则最小位移一定为0,从而造成平均位移为最大位移的一半,位移比为2。则失去了位移比这个结构特征参数的参考意义,所以计算位移比时,如果楼层中产生“弹性节点”,应选择“强制刚性楼板假定”。
规范要求:高规4.3.5条,应在质量偶然偏心的条件下,考察结构楼层位移比的情况。
层间位移角:程序采用“最大柱(墙)间位移角”作为楼层的层间位移角,此时可以“不考虑偶然偏心”的计算条件。
D 注意事项
>>复杂结构的位移控制
复杂结构,如坡屋顶层、体育馆、看台、工业建筑等,这些结构或者柱、墙不在同一标高,或者本层根本没有楼板,此时如果采用“强制刚性楼板假定”,结构分析严重失真,位移比也没有意义。所以这类结构可以通过位移的“详细输出”或观察结构的变形示意图,来考察结构的扭转效应。
对于错层结构或带有夹层的结构,这类结构总是伴有大量的越层柱,当选择“强制刚性楼板假定”后,越层柱将受到楼层的约束,如果越层柱很多,计算失真。
总之,结构位移特征的计算模型之合理性,应根据结构的实际出发,对复杂结构应采用多种手段。
范文三:关于取代苯化学位移的讨论
关于取代苯化学位移的讨论
第33卷第6期urnalofSouthw
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版
ralScienceEdition
Dec.2007
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文章编号:1003?2843(2007)06—1373-04
关于取代苯化学位移的讨论
董洁,廖显威,陈国力,姜美华
(四川师范大学化学与材料科学学院,成都610068)
摘要:就取代基对苯环上氢原子化学位移的影响进行粗略处理的现象,本文采用量子化学的计算,在B3LYP/6—31G
(d)水平上对四种取代苯进行了全参数构型优化和振动分析,并用GIAO方法计算了它们的核磁共振氢谱,从
理论上说明了取代基对苯环上不同位置上氢原子化学位移的影响是不同的. 关键词:取代苯:核磁共振谱;化学位移
中图分类号:O64文献标识码:A
核磁共振(nuclearmagneticresonance,NMR)是近几十年发展起来的测定化合物结构的有力工具.它
分为氢谱(HNMR)和碳谱(CNMR)两种,而且主要是从研究化学位移(6)的和耦合常数(J)两方面
来获得与化合物分子结构相关的信息.本文主要是研究取代基对苯环上氢原子化学位移的影响.随着科
技的不断发展,人们对苯及其衍生物的波谱性质研究得越来越精细,但目前仍然还有相当部分的文献资
料[1-7]对它们的波谱性质处理得相当粗糙,即认为取代苯上各位置上的氢原子具有相同的化学位移.这种
不精确的处理方式容易使初学者误认为:一取代苯上其余五个氢的化学位移相等,二取代苯上其余四个氢
的化学位移都相等.但是,理论计算与实验测定都证实了并非如此, 1关于取代苯中化学位移的问题
苯环上添加了取代基之后,由于各氢原子与取代基的相对位置不同,则氢原子上的电荷密度不同,故磁屏蔽效应也会随之改
变.因此,它们的化学位移也应该不全相等.例如下面六种化学物质,由于苯环上的氢所处的化学环境不同,因此在核磁共振谱上
化学位移值不同,在粗分辨率图谱上,这种差别不明显,所以有人采取了粗糙的处理方法,把他们化学位移值视为相同.
C
cH\/
c
CH
cH/
c
C:H
NH
N-5
图1六种取代苯的结构图
收稿日期:2007.09.10
作者简介:董洁(1983.),女,四川师范大学化学与材料科学学院硕士研究生 通讯作者:廖显威(1947.),男,教授,主要从事量子化学理论研究. 基金项目:四川省教育厅重点科研项目(2003A086)资助.
CH=CH2
1374西南民族大学?自然科学版第33卷
表l六种取代苯中氢原子的化学位移(6)(/ppm) 由于上述粗略的处理方式容易使人产生误解,故我们觉得有必要对这一问题进行探讨,使初学者对
这一问题有一个比较清楚的认识.
2HNMR的理论计算
2.1计算方法
我们采用量子化学方法分别对四种苯的邻,间,对甲基取代物NNlo进行全参数优化和振动分析,并
在所得的优化构型的基础上,用GIAO方法在B3LYP/6.31G(d)水平上计算了它们的核磁共振氢谱.所
有计算均采用Gaussion98程序完成.
2.2构型优化
我们在B3LYP/6.31G(d)水平上优化了化合物N7.Nlo,并进行了振动分析.化合物N7.N1o的结构如
,表2列出了四种化合物优化构型的部分几何参数. 下图(1)所示
S
6
4
N-8
4
CH3
N.9
CH34
图2四种苯的邻,间,对甲基取代物结构图
H3C
表2取代苯N7-Nlo优化构型的部分结构参数l原理和研究方法 2.3振动分析
判断分子是否处于稳定构型的一个重要方法是看它的振动光谱是否出现虚频率.我们在
B3LYP/6.31G(d)基组水平上对上述化合物进行振动分析,其振动光谱均未出现虚频率,说明构型优化基
本合理,分子是稳定的.表3列出了在B3LYP/6.3lG(d)水平上计算得到的化合物N7.Nlo的三个最小振
56
第6期董洁等:关于取代苯化学位移的讨论l375
动频率
表3取代苯N7-NJ.的三个最小振动频率及相应振动强度
2.4核磁共振氢谱计算与结果讨论
本文在B3LYP/6—31G(d)水平上对化合物N7一Nlo进行结构优化之后,再用规范不变原子轨道(GIAO)
方法在B3LYP/6—31G(d)水平上对其进行了HNMR理论计算.因为HNMR计算得到的是绝对屏蔽值,为
了与实验值比较,我们又对四甲基硅(TMS)用同样的方法和基组进行HNMR计算,以得到四种化合物
的化学位移.
化合物N,.Nlo核磁共振氢谱的理论计算值与实验值以及相对误差分别列于表4.所列数据为化合物
N7一N1o的化学位移值,即计算所得化合物的屏蔽值减去TMS的绝对屏蔽值,其中TMS的绝对屏蔽值是在
与所研究化合物相同方法和水平上计算的.
表4取代苯N7-N10的HNMR化学位移(6)(/ppm)数据
计算得到的化学位移值与文献值较为吻合,相对误差在6.60%,8.34%之问.从而进一步证明了:苯环
上取代基的存在的确会影响苯环上氢的化学位移,而科研和教学中不能完全无视这种影响的存在.
3结论
取代苯上不同位置的氢具有不同的化学位移,这是肯定的,实验谱图和量子化学计算都证明了这一
点.当然受某些条件的限制,采取粗糙的处理方式是可以理解的.如在实际NMR谱的测试中,如果实验
仪器不够精确,谱峰发生部分重叠,那么近似地认为几个氢的化学位移相等也是可接受的.但也应指出,
现代的精密仪器已经能测出这些不周的化学位移值.故对取代苯上氢的化学位移
值,在需要精确处理时,
就更不能采取粗糙的处理方式.
1376西南民族大学-自然科学版第33卷
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Discussionaboutthechemicalshiftofsubstitutedbenzene
D0NGJie,LIAOXian.wei,CHENGuo.1i,JIANGMei—hua.
(SchoolofChemistryandMaterialScience,SichuanNormalUniversity,Chengdu610068,P.
R.C.)
Abstruet:Inordertoexplaintheapproximatetreatmentforthechemicalshiftofhydrogensont
hebenzeneringaffectedby
substituents,quantumchemistrycalculationhasbeenperformedinthispaper.Foursubstitue
ntedbenzeneshavebeenoptimized
atB3LYP/6-3IG(d)level,andtheirvibrationalanalysesarealsoperformed,andlHNMRspectraiscalculatedbyG1AO
method.Thecalculationresultindicatesthatsubstituentscanaffectchemicalshiftsofhydrogensatdifferentpositionsonthe
benzenering,
Keywords:substitutivebenzene;nuclearmagneticresonancespectra;chemicalshift
范文四:关于位移查看及预拱度的说明
关于位移查看时几种位移结果的说明
不做任何选择 ,那么得到的在所有荷载作用下的累计位移,不包括施工时赋予的切向位移; 仅包括由荷载引起的累计位移。
切向位移:之前施工阶段引起悬臂端下挠, 因此在悬臂端继续施工悬浇段或悬拼段时, 构件 虽未参与受力却已发生变形, 赋予构件初始切向位移就是要对即将施工的悬浇或 悬拼段考虑悬臂端已发生的位移, 并保证悬浇或悬拼段沿着已施工的悬臂段的切 线方向施工。
如果 选择“阶段 /步骤实际总位移” ,查看到的是结构的真实位移;包括荷载引起的累计位移 和因为切向施工而引起的虚拟位移。 ——此时需在施工阶段分析控制选项中定义赋予各构件 初始切向位移。
如果选择 “当前步骤位移” 那么仅得到在当前步骤荷载作用下的位移。
图 1 位移查看方式选项
使用一般预拱度可以查看施工预拱度, 也可以查看制作预拱度, 不过对于混凝土悬臂浇注构 件查看施工预拱度即可。 —— (查看制作预拱度需在施工阶段分析控制选项中选择赋予各构 件初始切向位移)
施工预拱度根据施工阶段 荷载引起的位移累计值 反号得到的预拱度;
制作预拱度根据施工阶段 实际发生的位移累计值 反号得到的预拱度。
预拱度结果表格中的数字对于每个节点下的列表内容:第一个数字表示的是该位置混凝土施 工时应设预拱度,下面的各个数字表示的对应阶段该位置剩余预拱度。
说明:1、每个位置的施工预拱度即是该节点在最后一个阶段下荷载引起的位移累计值取反 号。
2、预拱度是针对施工阶段而言的,因此要说预拱度的值应该是针对具体哪个施工阶 段而言。所以施工阶段不同,查看的预拱度图形也不同。
3、预拱度结果表格表示的是节点在各施工阶段的预拱度值。
范文五:关于位移电流教学的拓展
关于位移电流教学的拓展
摘要:在课堂讲授中,对位移电流和传导电流进行比较讨论,并从科学研究方法上进行分析,对学员深刻理解基本概念和科学素质培养有较好的作用。
关键词:位移电流;传导电流;教学拓展
我院给本科学员讲授大学物理课程所选用的教材[1]以及其他一些面向工科专业学员的大学物理教材[2]~[3]中,有关位移电流的介绍均比较单薄,目的主要还是引出安培环路定理的修正,以便讲授麦克斯韦方程组。我们在教学中,针对学员的疑问,尝试对位移电流的讲授进行适当拓展,对位移电流和传导电流进行比较讨论,并结合科学研究方法进行分析,取得了较好的教学效果。
首先,要在讲授中使学员清晰理解位移电流与传导电流。位移电流 ,是在空间中,由于电场变化而产生的“等效电流”;传导电流 ,是在导体中,自由电荷在电场力作用下作定向移动而形成的电流。两者的不同之处是:(1)位移电流由变化电场产生,与电荷的宏观运动无关;传导电流由运动电荷产生,与电荷的宏观定向运动有关。(2)位移电流可以存在于真空、介质和导体中,因为位移电流密度的定义为,可见只要存在变化的电场,就有相应的位移电流,而变化的电场是可以存在于真空、介质和导体中的。位移电流的方向与电场的方向可能相同,也可能相反,因为 ;传导电流存在于导体中,方向始终与电场方向一致,因为 。
(3)位移电流在真空和导体中无热效应,在介质中有热效应,因为 ,可见位移电流中包含有极化电流,而极化电流在有极分子介质中有热效应,所以位移电流在有极分子介质中也有热效应。在高频时,介质损耗较大,热效应会较明显,但不遵守焦耳—楞次定律;传导电流在导体中有热效应,遵守焦耳楞次定律。两者的相同之处是:位移电流和传导电流都激发磁场,麦克斯韦关于位移电流假设的实质就是认为变化的电场要激发磁场。在麦克斯韦位移电流假设基础上所导出的结果,都与实验符合得很好。
另外,还可以适当讲解下运流电流 。在真空中,由自由电荷在电场力作用下作定向移动形成的电流称为运流电流 。广义上的全电流除包括教材中所提到的传导电流和位移电流外,还应包括运流电流。
其次,在讲授中可适当介绍麦克斯韦提出位移电流假设的有关史料及其重大意义。1861年12月10日,麦克斯韦在给开尔文的信中,对电磁学理论作出了另一个突破性的贡献,提出“位移电流”假说,并于1862年在英国《哲学杂志》上发表的论文《论物理学的力线》中阐述了包括“位移电流”等在内的一些电磁学新概念。结合麦克斯韦于1861年假设的感应电场(涡旋电场),在此基础上,他给出了电磁场理论更完整的数学表述,提出了电磁波的概念,并推算了电磁波的传播速度,更明确提出了光的电磁理论。而在实验验证了电磁波的存在以后,就为位移电流的假说提供了最有力的证据。麦克斯韦所做的这些工作,是一种重要
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