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对力N牛顿公式的理解?
牛顿发表的原始公式:F=mv/t(见自然哲学之数学原理)动量为p的物体,在合外力为F的作用下,其动量随时间的变化率等于作用于物体的合外力。用通俗一点的话来说,就是以t为自变量,p为因变量的函数的导数,就是该点所受的合外力。
计算力的公式是什么?
1)常见的力
1.重力G=mg
(方向竖直向下,g=9.8m/s2≈10m/s2,作用点在重心,适用于地球表面附近)
2.胡克定律F=kx
{方向沿恢复形变方向,k:劲度系数(N/m),x:形变量(m)}
3.滑动摩擦力F=μFN
{与物体相对运动方向相反,μ:摩擦因数,FN:正压力(N)}
4.静摩擦力0≤f静≤fm
(与物体相对运动趋势方向相反,fm为最大静摩擦力)
5.万有引力F=Gm1m2/r2
(G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它们的连线上)
6.静电力F=kQ1Q2/r2
(k=9.0×109N?m2/C2,方向在它们的连线上)
7.电场力F=Eq
(E:场强N/C,q:电量C,正电荷受的电场力与场强方向相同)
8.安培力F=BILsinθ
(θ为B与L的夹角,当L⊥B时:F=BIL,B//L时:F=0)
9.洛仑兹力f=qVBsinθ
(θ为B与V的夹角,当V⊥B时:f=qVB,V//B时:f=0)
注:
(1)劲度系数k由弹簧自身决定;
(2)摩擦因数μ与压力大小及接触面积大小无关,由接触面材料特性与表面状况等决定;
(3)fm略大于μFN,一般视为fm≈μFN;
(4)其它相关内容:静摩擦力(大小、方向)〔见第一册P8〕;
(5)物理量符号及单位
(1)向心力可以由某个具体力提供,也可以由合力提供,还可以由分力提供,方向始终与速度方向垂直,指向圆心;
2)做匀速圆周运动的物体,其向心力等于合力,并且向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小,因此物体的动能保持不变,向心力不做功,但动量不断改变。
3)万有引力
1.开普勒第三定律:
T2/R3=K(=4π2/GM)
{R:轨道半径,T:周期,K:常量(与行星质量无关,取决于中心天体的质量)}
2.万有引力定律:
F=Gm1m2/r2
(G=6.67×10-11N?m2/kg2,方向在它们的连线上)
3.天体上的重力和重力加速度:
GMm/R2=mg;
g=GM/R2
{R:天体半径(m),M:天体质量(kg)}
4.卫星绕行速度、角速度、周期:
V=(GM/r)1/2;
ω=(GM/r3)1/2;
T=2π(r3/GM)1/2
{M:中心天体质量}
5.第一(二、三)宇宙速度
V1=(g地r地)1/2=(GM/r地)1/2=7.9km/s;
V2=11.2km/s;
V3=16.7km/s
6.地球同步卫星
GMm/(r地+h)2=m4π2(r地+h)/T2
{h≈36000km,h:距地球表面的高度,r地:地球的半径}
注 :
(1)天体运动所需的向心力由万有引力提供,F向=F万;
(2)应用万有引力定律可估算天体的质量密度等;
(3)地球同步卫星只能运行于赤道上空,运行周期和地球自转周期相同;
(4)卫星轨道半径变小时,势能变小、动能变大、速度变大、周期变小(一同三反);
(5)地球卫星的最大环绕速度和最小发射速度均为7.9km/s
希望对您有帮助
受力分析的十大技巧?
回答如下:1. 确定系统的自由度:在开始受力分析之前,必须确定系统的自由度。这将有助于您确定需要考虑哪些力以及如何分析它们。
2. 画出体系图:画出系统的体系图可以帮助您更好地理解系统的结构和组成,并有助于确定需要考虑的力。
3. 标记力的方向:在体系图上标记力的方向可以帮助您更好地理解系统中的力,并有助于正确分析它们。
4. 确认力的类型:在进行受力分析时,必须确定每个力的类型,例如重力、摩擦力、弹性力等。
5. 使用坐标系:使用坐标系可以帮助您更好地表示力和受力点之间的关系,并有助于解决相对运动问题。
6. 应用牛顿第一定律:牛顿第一定律指出,在没有外力作用下,物体将保持静止或匀速直线运动。这意味着在某些情况下,您可以使用这个定律来简化受力分析。
7. 应用牛顿第二定律:牛顿第二定律指出,物体所受合力等于其质量乘以加速度。这个定律可以用来计算物体的加速度,并可以帮助您确定物体所受的所有力。
8. 应用牛顿第三定律:牛顿第三定律指出,每个作用力都有一个相等且反向的反作用力。这个定律可以用来确定物体所受的所有力,并可以帮助您解决相互作用问题。
9. 考虑摩擦力:在进行受力分析时,必须考虑摩擦力对系统的影响,并确定摩擦系数和摩擦力的大小。
10. 检查结果:在完成受力分析后,必须检查结果是否符合系统的实际情况,并进行必要的修正。
为什么有动量和动能?
虽然动量是一个很有力的概念,但光凭它还不足以完全刻画运动特征,想想用肌肉的力量去阻挡一辆缓慢行驶的汽车,会流多少汗水!
不管汽车从哪个方向来(假定在平坦的大路上),汗水都会流那么多。
动量是有方向的,而汗水没有。阻挡汽车耗尽了大量的肌肉能量,推动汽车同样也需要那么多的肌肉的能量。日常生活中的能量概念在这儿找到了用武之地。
运动也带来了一个没有方向的量(术语叫标量),即能量。我们可以认为,运动的物体拥有运动的能量,术语叫动能,对人来说,也就是为了阻止运动而流淌的汗水的量。
动量因子?
在经典物理学上有一个描述表示物体质量和速度的乘积的物理量,物理学家们将其命名为动量,通俗来讲这个物理量描述的是运动物体的作用效果。
一辆高速运动质量很大的卡车就拥有一个很强大的动量,而一个低速运动的自行车的动量反而就不那么大了。换一句话说动量很大的大卡车相比与低速运动的自行车而言,很难停下。而在过去的股票市场中,很多投资者都喜欢采取追涨杀跌的方式购买股票(或是一些其他标的的投资)。但是这一切都只是一种假设,在学术界并没有一个严格的论证(虽然没有论证但是很多投资者已经基于动量因子构建了一些动量策略获得了不菲的利润)。
而直到1993年,Jegadeesh和Titman发表在上的论文首次从经济学的角度探讨了从1965年到1989年的美国股票市场上发生的动量效应。
首先我们来看一下动量因子的定义,我们可以利用计算个股(或其他投资标的)过去N个时间窗口的收益回报, 收益回报的计算公式如下:
那么这个return就可以被称为价格的动量,这里我们使用了收盘价作为计算动量的标注,在实际的因子开发和挖掘中我们还会使用不同的计算方法,例如
来计算受盘中最高价和最低价的调整的调整收盘价动量。这样做的逻辑是,在日线的层面上我们收盘价往往可以表示市场主力资本对标的物的价值判断(由于夜间停盘时无法进行市场交易,资本需要将标的物的价值调整到合理的范围规避资本风险),而最高价和最低价往往反应了市场投机者(职业交易者与散户投资)的情绪,同时合理考虑这样的多方情绪可以更好的衡量市场的动量变化。
现在我们来尝试使用Python构建动量因子, 在python计算动量因子只需要一行代码即可实现, 其中timeperiod就是我们的时间位移窗口N:
上面是动量因子最简单的实现方式,那么同样我们可以看一下调整后的价格动量因子如何实现:
上图是我们的绘制了2根k线动量与2根k线调整收盘价动量的分析,可以看出调整价的两日动量明显更加明显。
那么到这里我们的动量因子就已经实现完成了,但是由于股票的价格是一个随经济或标的本身经营情况有变化的变量。那么如果变量有指数增长趋势(exponential growth),比如 GDP,股票价格,期货价格,则一般取对数,使得 lnGDP 变为线性增长趋势(linear growth)。
这里我们还可以将我们的因子转变为:
def barMon(data, timeperiod=2):
return np.log(data['price'] - data['price].shift(timeperiod)
或是调整收盘价因子:
我们看到由于对数值取了对数,所以我们发现动量为负值的时候动量变得不连续了(小于零的值的对数在实数域上我们不考虑)。除此之外上述这样的因子考虑的够全面了么?我们知道不同的交易标的由于价格不一样所以价格浮动的绝对值也大相径庭。
例如,
股票A 的每股价格是2000元,当日涨幅1% ,该股的对应上涨的价格是20元/股
而股票B的每股价格是20 元,当日涨幅达到了涨停板的10%,该股的上涨的对应绝对值2元/股。
那么依照前面的动量计算公式,A股的一日动量值为 20, B股的一日动量值为2每股。
这样的动量显然没有办法很好的衡量投资标的物在市场中的变化量(这里主要是针对依据动量选股策略做出调整,因为需要比较不同标的之间的动量关系)。
所以我们继续修改动量指标的计算方式:
所对应的调整收盘价的动量计算方式就为:
可以看出在对数百分比角度上这两个因子就相差比较小了, 在实际的动量策略中我们常常是使用这样的经过对数调整的因子。那么到这里我们动量因子的构建方式就完成啦!