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上一主题:一个有趣的实验 下一主题:突发奇想:声波既然传递能量,是...
 [31楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/18 14:58 

久广同志,我这么相信你,你怎么居然会胡批?

我哪个字说过"临界值与倾角无关"????!!!!!

 

《陀螺力学》指出,要在特定的倾角(重力矩一定)形成规则进动,需要满足"最小自转角速度"要求

我搬出陀螺力学,就是要增加可信性,你竟然会理解成"临界值与倾角无关"

特定的倾角,需要满足该倾角下的最小自转角速度,才能形成规则进动

意思是:
一个倾角对应一个临界值!
比如:倾角为0时,临界值为0;倾角为45度时,临界值肯定不为0

这是由你最相信的数学决定的

这是“首先未必有一个不变的临界值”???我可没说过临界值“不变”

临界值随倾角而变,(见式中cosθ),换句话说,临界值随力矩而变

我为了省点事,没贴着个图,立即就造成了你的误解~~

这下没问题了吧?

 [32楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/18 15:07 

你说自转角速度减小,是掺加了阻尼,无形中要增加许多环节

我说的自转速度小于临界值,是理想保守系统,一开始就小

我始终希望在正确的方向展开,所以坚持保守系统的前提条件,请谅解

因为,考虑阻尼,就会增加许多变数,怎么说都有理,使得讨论经常跑偏,那样离开了基本模型的讨论,不会有明确的结果,这是历次讨论的教训

所以,请坚持理想模型的分析,去除一切不必要的枝节
[楼主]  [33楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/18 20:57 

“我认为,他将边进动边倾倒,也就是进动过程中,倾角逐渐加大,如21楼示意图所示 ”
这是你的观点吧,你贴的图我不是很清楚。我只是想告诉你存在一种可能性,转速略小于临界值(常数),在倾角逐渐加大时,未必一直小于临界值。你说是这个道理吧?当然你可能(?)能找到根据说没有这种可能,但我怎么知道?这样讨论有什么意义?证明我不够专业?我学的东西本来就与此无关。我只是怀疑你说的并不正确。
最好你还是将你的想法都讲出来,省的和打哑谜一样,说的离题太远就没有意义了。
 [34楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/19 10:33 

转速略小于临界值(常数),在倾角逐渐加大时,未必一直小于临界值。你说是这个道理吧?
=================================

呵呵,当然没这种可能

在倾角(重力矩)为0时,临界值一定是0,也就是自转速度为0,也可以直立不倒

倾角(自转轴与z轴夹角)增加,重力矩随之增加,自转角速度临界值必然随之增加

30度倾角的临界值,必然大于10度倾角的临界值

因此,如果陀螺在倾斜10度时不能形成规则进动,那么相同的自转角速度,在倾斜角度>10度时,必然不能形成规则进动

在0-90度范围内,临界值与倾角成正比,因此:

转速略小于临界值(常数),在倾角逐渐加大时,必然一直小于临界值。

同意吗?





我一直在紧扣主题,目的就是要你用L'=L+dL解释“进动并倾角逐渐加大”的现象
目前我正在要你认可保守系统存在“进动并倾角逐渐加大”的现象,然后加以解释

首先,你认为保守系统存在“进动并倾角逐渐加大”现象吗?
[楼主]  [35楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/19 16:14 

“临界值随倾角而变,(见式中cosθ),”不是你说的吗?怎么又成了“在0-90度范围内,临界值与倾角成正比”
倾角和倾角的余弦的差别,应该是很清楚的吧。
“进动并倾角逐渐加大”的现象,可能会出现,但未必是普遍现象。我提出的实验就是相反的例子。
L'=L+dL这个式子,也不是个容易说明问题的式子。既然是定点转动,你还是看欧拉动力学方程就好了。没必要在这个你不是怎么很清楚的式子上下功夫。
 [36楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/19 17:21 

是你说的"要解释陀螺会如何运动,就是用动量矩定理。及由此推出的方程及解"

由动量矩定理推出的方程能够解释的问题,用动量矩定理一定可解,否则内部不能互通

所以,"要解释陀螺会如何运动,就是用动量矩定理。"完全够了

动量矩定理不外乎dL=Mdt
解释陀螺为什么进动就是用L'=L+dL
(看这里>)

这没什么不可理解的,简洁而清晰,我很清楚,但是不能用他解释"进动并倾角逐渐加大"现象,所以请你帮忙,请不要嫌麻烦

 

再有,前面贴的教材取自刘延祝《陀螺力学》

临界角速度表达式中的“mglcosθ”显然是重力矩,这里的θ应该是自转轴与水平面的夹角(直立时力臂为0,即θ=90度),

而我说的“倾角”是自转轴与z轴的夹角,所以

"临界值随倾角而变,(见式中cosθ),"与"在0-90度范围内,临界值与倾角成正比"并不矛盾

是我没交代清楚,这不怪你

 

仍然请你确认,是否存在“进动并倾角逐渐增加”现象,如果你认为不存在请说清楚道理

如果存在,请像前面给出的“链接”中那样用“动量矩定理”解释之

[楼主]  [37楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/20 11:01 

你是否想用一个描述规则进动的公式。与不规则进动联系起来呢?
什么叫“成正比”,即与倾角的变化成正比,又与余弦成正比吗?
你似乎只讨论支点水平面以上的部分,对继续向下倒就不感兴趣了吗?角度变化范围怎么限定在90度之内。

还是就你的观点完整的拿出来,否则没有意义。
 [38楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/20 17:44 

对【37楼】说:

再明确一次

刘延柱式中的θ是自转轴与水平投影的夹角

我说的倾角是图中的α,自转轴与竖直轴的夹角,对直立的人,我们总不能说他倾斜了90度,而应该说他倾斜了0度,也就是倾角应该是自转轴与竖直轴的夹角

倾角越大,临界角速度越大

 

明白了吗?~

 

你是否想用一个描述规则进动的公式。与不规则进动联系起来呢?

你认为规则进动是一个原因,不规则进动又是另一个原因

你说得很清楚“要解释陀螺会如何运动,就是用动量矩定理”,某大学的教学视频说得也很清楚“这就是产生旋进的原因”,你们可没说进动是否规则

如果你现在就说“规则进动与不规则进动的原因不同”,我们就立即结束本回合对话,转入其他话题

 

你似乎只讨论支点水平面以上的部分,对继续向下倒就不感兴趣了吗?角度变化范围怎么限定在90度之内

陀螺倒不倒,不一定非要翻到水平面以下,而且一般也翻不到

比如此示意图,这个不自转的陀螺,这个样子就算倒了

 

现在请继续确认,理想保守系统,是否存在“进动并倾角逐渐增加”现象,也就是你说的(不规则进动),如果存在,请用“动量矩定理”解释该陀螺怎么会如此运动

[楼主]  [39楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/20 20:58 

我知道你应该是有些想法。不要卖关子了。都讲出来再讨论就是了。

限定倾角变化范围在90度之内是没有道理的。
规则进动是章动角速度保持为0的进动,相对一般情况要简单的多,因此有专门讨论。但陀螺的章动角速度为什么会保持等于0,却不容易。

似乎你对你关心的倾角逐渐增大的进动有更好的解释,那说出来吧。还等什么呢
 [40楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/21 09:25 

久广同志,你误解了,并不是我有没有“更好的解释”,而是现在有没有找到真正的“原因”

不能因为没有更好的解释,就随便抓一个,抓来的这个不见得就是现象出现的“原因”

不能因为找不到某个孩子的爹,就随便抓个男人冒充,这个男人不一定就是孩子的亲爹

我们正在寻找“进动的原因”

你说“要解释陀螺会如何运动,就是用动量矩定理”,dL=Mdt,那位大学讲师说L'=L+dL,这就是“产生旋进的原因”

显然,你们已经找到了“陀螺进动的原因”

既然找到了,那就应该能解释“陀螺会如何运动”,但是,你们却不能用此“原因”解释“进动并倾角逐渐增加”的现象
那么,请问,L'=L+dL到底是不是“产生旋进的原因”?或者只是“产生规则进动的原因”?
[楼主]  [41楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/21 11:36 

不过你一直在强调“进动并倾角逐渐增加”,还是应该有更多一些的认识,不妨说出来听听。

所谓动量矩定理,其实就是牛顿定律的另外一种表示形式。实质上是一样的东西,只是表现出来不同的现象而已。
 [42楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/21 15:49 

没有自转的陀螺失去平衡,会像这个图一样倒下来

(图1) 

这我们都看到并亲身体验到了,就像苹果落地一样,没必要再解释“为什么如此”

然而,高速自转的陀螺同样倾斜失去平衡,却不肯倒下来,而要去水平进动

(图2) 

这就需要解释一下“为什么”

事实很明显,自转的陀螺不会像第一个图那样老老实实倒下,而是会产生进动,对此,你和那位讲师都胸有成竹地说“我们知道原因是什么!用动量矩定理可以解释,因为dL=Mdt,L'=L+dL,所以陀螺产生进动而不倒

你们知道陀螺进动的“原因”,很清楚,自转的陀螺在外力矩作用下出现进动,道理应该是相同的,不可能有很多原因

然而,你们的道理,却不能应用于“不规则进动”,因为客观事实没有按照你们的大拇指方向发展,也就是说,你们依赖大拇指指示方向的道理不符合事实

 

那么,你们所说的还是不是“道理”,就要大大地画个问号了

根据你们动量矩、力矩等“规定”,以及严密的数学,我承认你们知道动量矩L'到了哪里,L'=L+dL,但是很明显,你们却不知道陀螺去了哪里

我问的是陀螺,没问动量矩。“请问陀螺为什么不倒”而不是“请问动量矩为什么不倒”,那动量矩不用谁来说,经典力学规定他永远也不会“倒”,但使用它来代替陀螺,却是张冠李戴了,因为更多的时候,陀螺并不和L'在一起

只是看到陀螺的自转轴向L'追过来,就理直气壮地说“L'就是产生旋进的原因”,好像很缺乏说服力,自转轴没追来的时候呢?

 

我们就此问题的对话,也应该有一个明确的结果,我很希望看到你个人对“因为dL=Mdt,L'=L+dL,所以陀螺产生进动而不倒”这个“道理”的意见

所以一再追问你

L'=L+dL到底是不是"产生旋进的原因"?或者只是"产生规则进动的原因"?

 

 

如果认为“动量矩定理,其实就是牛顿定律的另外一种表示形式”,也可以将动量矩定理还原成“f=ma”并直接解释陀螺的运动,这样只应用一个法则,将图1和图2统一起来,也就解除了陀螺运动的所有疑问

基本法则越少越好,不是吗?

[楼主]  [43楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/21 18:46 

安你的理解,牛顿定律不能解决与旋转有关的问题吗?还是只能解决质点绕心旋转问题,而不能解决其他旋转问题?
那只是你的理解过于狭隘了。

动量矩是矢量,正如角速度一样。欧拉角告诉我们,定点转动的情况下,这样角速度分解为三个分量。动量矩也是一样的,这也是称为角动量的原因,因为与角速度相似。用类似L'=L+dL的形式恐怕难以描述角速度的方向,用手指头不能解决问题。
与自转角速度分量对应的动量矩分量就是陀螺了,这个问题不难解决。

我不清楚,你是认为原来的解释错误,还是认为原来的解释正确?或者只是认为对原来的解释不满意?

问题本来就很复杂,看一下欧拉角就知道复杂了。动量矩更是比欧拉角复杂得多。想简单未必能做到。
有时候是形式上简单,(如动量矩定理这样的矢量方程)但实际上一点都不简单。
 [44楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/21 23:17 

久广同志,你又冤枉我,我什么时候说过"牛顿定律不能解决与旋转有关的问题",我不是正在向你请教如何用f=ma解释陀螺运动吗?

用类似L'=L+dL的形式恐怕难以描述角速度的方向,用手指头不能解决问题

很好,难得看到你的真实感受,既然用叉乘(手指头)不能解决问题,你应该认为这个教学视频中>的解说员在瞎扯了,振振有词地宣讲一个根本就不能解决问题的“道理”

可怜的大学生们,一代又一代地被他们愚弄~

这就算我们第一个进展吧~

 

接下来进入下一个环节,你想通过什么途径体现f=ma?


通过欧拉角?

欧拉角>
用来确定定点转动刚体位置的3个一组独立角参量,由章动角θ、旋进角(即进动角)ψ和自转角j组成。为欧拉首先提出而得名。它们有多种取法……

请问这3个角和f=ma是什么关系

(我们一点点捋,先说关系,然后再说欧拉运动学方程和欧拉动力学方程)

[楼主]  [45楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/21 23:27 

角速度矢量,你搞清楚了吗?
搞清楚了,再讨论更复杂的角动量还差不多。
 [46楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/21 23:43 

你到底是用“欧拉角”还是用“角动量定理”来解释陀螺?

不管用什么,最终总要说清楚如何直接体现f=ma

如果你坚持用角动量,那么关于角速度,就下图,我们可以直观地说,圆盘在顺时针自转,你也可以人为规定角速度的方向与盘面垂直,不管采用什么螺旋法则,我没意见,总之最后要说清楚f=ma在哪里

也就是在本意要圆盘绕3-9翻转的两个F的作用下,怎么会出现了绕12-6的翻转,道理何在

如果没意见,就以这个最简单的情形为平台展开吧,记住请不要用“手指头(叉乘)”,因为你刚刚说他不能解决问题

[楼主]  [47楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/22 10:48 

如果你连什么是矢量都不明白,还有什么好讨论的?
你到这里来,是来抬杠的吗?
那你不要用牛顿定律,给我解释一下。
你的心态很成问题,不要有个一知半解就觉得很了不起。
你不知道动量矩定理是如何来的吗?
你不用牛顿定律,解释一下为什么有动量矩定理!

我说了半天,你连角速度矢量都还不清楚。你先搞清楚矢量ω和Δω。然后才有继续讨论的必要。
很多问题,说起来简单,其实很复杂。例如,都知道地球绕太阳旋转,速度30km/s,请问,你能准确说出这么大的速度的方向吗?
抬杠没有意义
 [48楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/22 12:00 

算了算了,多年的朋友了,我不想吵架

不过我确实不知道自己哪里“觉得很了不起”

不管和谁讨论,我总是要求对方兑现自己的承诺,比如现在,我要求你实现自己的话“动量矩定理,其实就是牛顿定律的另外一种表示形式”,也许这太过分了,抱歉

每次都是如此,几乎我的每一个对手都胸有成竹地“知道”陀螺为什么会进动,然而稍稍深入,就开始节外生枝,指责我基础知识不足

呵呵,基础知识不过就那么几下子,愿意用“矢量”就用,非要用“矢量乘法”我也没意见。总之要分析几种现象,不转时的“直接倒下”,高速自转时的“规则进动”,达不到高速自转时的“非规则进动”

这都是客观事实,说明白不就完了?

然而,大多数人就开始急了,呵呵,我不知道急得是什么

好在你还没急,到此为止吧,再弄下去你也要急了


不过有一点你好像弄反了
“你不知道动量矩定理是如何来的吗?
你不用牛顿定律,解释一下为什么有动量矩定理!”

我可没说过牛顿定律不是动量矩定理的基础,正相反我正在请教你如何直接用牛顿定律,替代动量矩定理解决陀螺问题
一个产生于某基础的高级理论能够解决的问题,必然可以应用其基础加以解决吧?何况只是定性分析?

用乘法可以计算的题目,用加法必然可以计算,不过是繁琐一些,讲一下定性的道理难道很困难吗?
何至于指责我的基础知识?难道一个人为规定了方向、大小的“伪矢量”就如此重要?再说我也没限制使用啊
我不过是想看一看不用“矢量乘法”的解释而已



最后谈一下个人感受

1、用动量矩定理不能解释陀螺的运动,因为陀螺本身与“动量矩”是两码事,数学计算出的“动量矩”变化不能反映陀螺的真实运动,也就是你说的“手指头的方向不能解决问题”

2、“动量矩定理”不能还原成“牛顿定律”,因为中间还隔着一个至关重要的基本法则“螺旋定则”

3、陀螺“为什么”会如此运动(包括不倒、进动等),目前还是悬案,和满说“上帝躲在陀螺里笑”,一点不错,上帝是什么还不能确定,但是可以肯定不是“动量矩定理”

为了避免矛盾升级,我只好就此罢手了,遗憾~
等以后再说吧~呵呵
[楼主]  [49楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/22 13:16 

很遗憾你仍然不清楚矢量ω和Δω。
其实说出来你应该是知道的,但在讨论的时候,你就忘了。
简单的说对于此问题,矢量是分量的矢量和。不能一个分量代替整个矢量。这大概就是你想不明白的地方。
动量矩矢量显然比角速度复杂,不能准确搞清楚矢量的方向也很正常。正如你搞不清楚30km/s速度的方向一样。每秒几米的速度的方向是不会搞错的,为什么30km/s速度的方向会搞不清楚?一点都不奇怪。你想明白就好了。
 [50楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/22 14:43 

很遗憾你仍然不清楚矢量ω和Δω
===============================

呵呵,如果能用如此简单的概念解决陀螺问题,你又何乐而不为,我有何乐而不听呢?

前面已经说过"关于角速度,你也可以人为规定角速度的方向与盘面垂直,我没意见",你接着说就是了

无力矩作用,该矢量的方向及大小都不变

有力矩作用,矢量将会变化,出现Δω

你接着说呗,这Δω与原矢量ω的位置关系如何?这有何难,一句话的事

如果画图不方便,我可以代劳

借用《陀螺与惯性导航原理》中的插图,角速度如图中红色箭头,没问题吧?

请将Δω画在图上,也可以你说我来画

[楼主]  [51楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/22 15:15 

你仍然不知道自己错了吗?
你真不知道分量及其矢量和各是什么吗?
那你只好从头学了。

本来是你提出问题,你应该说清楚。
而牛顿力学已经将很多问题解释清楚了。你应该清楚牛顿力学之后再提出疑问。
如果别人说你不懂牛顿力学,你显然是不会承认的。
因此没有人可以告诉应该如何理解牛顿力学。
那只能你自己学了。别人说什么都没有用。
等真正学好了再提出你的疑问,不至于不知道自己说了些什么。
 [52楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/22 15:29 

奇怪了~
难道陆元九院士的ω标错了?

那我真是不懂你所说的"牛顿力学"了,我能看懂陆院士标出的ω,却不能理解你的“ω和Δω”

这是原图

嗯,难怪我们说不到一起

 

对了,如有可能,劳驾动动手,请在陆院士的原图上标出你所说的"ω和Δω",我必须承认自己没学好牛顿力学,但是你肯定知道怎么画,应该是举手之劳吧,我也好明白明白,不就是两条线吗?

[楼主]  [53楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/22 22:17 

我说的是角速度矢量。而不是某个人随便标出的ω 。不管他是院士,还是诺贝尔奖获得者。
既然你不知道角速度矢量,当然也就不知道动量矩矢量了。
你得出错误的结果,反而说别人这不对那不对也就不奇怪了。

两条线,不必我画了,我也没有现成的画图软件。
很多书中都讲矢量。理论力学中也有类似问题的例题和习题。
你真想弄明白的话,做点题就好了。别人说是没用的。

 [54楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/22 22:50 

对【53楼】说:
③角速度
  定义t时刻的角速度为
角速度描述刚体的运动状态.角速度是一个矢量,它的方向用右手螺旋法则确定,如下图所示。

 

不好意思~

你说的角速度,和上面这个“角速度>”是一个吗?

 

[楼主]  [55楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/23 00:24 

矢量,矢量加法等你都学过没有?
 [56楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/23 09:09 

对【55楼】说:

现在只说“角速度”这个矢量,我见到的教材中,就是陆元九院士标出的角速度

自转角速度ω和进动角速度Ω都很清楚

还有这张清华大学网络教材插图

我没有任何改动,只是将陆院士的自转角速度矢量描红,请你画出Δω,可是你却说我错了,说老实话,我真的不知道错在何处,难道是没有画出几乎分辨不出的瞬时轴?没有将ω和Ω做矢量合成?那样做有个×用?

不敢瞎猜了,呵呵,还不知道要露什么怯~

 

你既不肯说出我错在哪里,更不肯动手标出“角速度”矢量,只是一味地让我从头学起,就算我再学一遍,所学到的还是教科书上的知识,我还会像陆院士以及任何教科书那样标“角速度”矢量如上图,所以我实在不能领会你的角速度之含义

从你说“我说的是角速度矢量。而不是某个人随便标出的ω 。不管他是院士,还是诺贝尔奖获得者。”的这句话,我已经失去了猜明白的信心,不想再猜了,既然陆元九院士标出的都不是“角速度矢量”,我更没戏,所以不再耽误你的时间了

 

你如果愿意告诉我,在力矩作用下,怎么会出现你说的“角速度矢量”而导致陀螺进动,我很乐意聆听,但是要我自己猜,恕我愚昧,我只有教科书中那点知识还不全

[楼主]  [57楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/23 11:15 

你看的书不少,但最简单的东西都不懂。那就很难说你看懂了多少了。
你知道欧拉角,三个欧拉角对应三个角速度。而自转角速度显然只是三个角速度中的一个。
定点转动刚体的角速度,当然不是自转角速度。不过可以将自转角速度视为刚体角速度矢量的一个分量。
角速度矢量是各分量的矢量和。当然如果你不知道什么是矢量和的话,还是等于没说。你看的书差不多等于没看。
 [58楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/23 15:30 

嘿嘿,早说是欧拉角多痛快,干吗绕这么大弯子

 

欧拉角

 

请注意红线部分,知道了三个角和时间的关系,可以计算角速度的三个分量,反之亦然

请问这有什么用?

别人的问题是,三个欧拉角和时间为什么会有这个关系(陀螺为什么如此运动),没有问角速度在坐标轴上的三个分量,算出它来有什么用?

 [59楼]  作者:59.33.222.*  发表时间: 2008/07/23 21:51 

雪鹰先生.

不知你这样兜兜转转,何时才能成功?
[楼主]  [60楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/23 22:31 

莫名其妙!连矢量的不懂,还问这么多有什么用?
知识太少,如何给你讲?
先多看书,等自己看懂了,就知道有什么用了。
不要因为自己不懂,就问别人有什么用。就如同问“知识有什么用?”是一样的。

我不知道你是否看懂了你画出来的文字?不能说这些字你都认识,就一定都懂。

似乎你只是在一本本书中找你需要的答案,如果找不到就应该列为无用?这真是个好办法。

不过这也会让你什么都得不到。

 

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