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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...
 [91楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/02 12:05 

呵呵,这样打嘴仗也没什么意思,我们还是真刀真枪实战吧

为了维护你的坚定信仰,请拿出一例事实如何?我们让事实说话

你的信仰最终的结论是,高速自转并规则进动的陀螺,进动角速度Ω=M/Jω

请你拿出一例事实来,证明这个结论正确,这不会有问题吧?
当然,转子形状不能是薄圆盘,其他任何形状均可
 [92楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/08/02 14:10 

对【86楼】说:

不能只宏观的看“平稳”,这属于动态稳定系统,
不知怎么说你才能清楚,我举几个例子吧,
比如我们常用的空调,你可以说宏观上看,室内温度是基本恒定不变的了,
可实际上,只有当室内温度上升到“设定温度”以上时,空调才开始启动---调整温度,
这个过程的灵敏度是可以调整的,比如厂家可以设定当温度高出“设定温度”ΔT时,启动空调,
这个ΔT越小,室内的温度变化就越小(但是需要空调频繁的启动),
这就相当于陀螺转速很高的情况了,从宏观上你察觉不到“章动倾倒”,但实际上它是存在的,
需要高速精密摄象机才能看到,而且你也知道随着陀螺自转速度的下降,“章动角”会变得逐渐明显,
陀螺自转速度越高,“章动角”越小,是个极限的意思,只能趋近,不能达到,
(只有陀螺自转轴与重力共线时,才有“章动角”=0的稳态可能)
这属于自动控制里的一些基本问题,其实并不难懂呀?
再比如水箱水位的自动控制问题等等吧,实在太多了,都是一种“动态平衡”,

 


如果你了解一些三极管放大电路的话,
就知道放大系统的直流工作点稳定也是动态的稳定,即出现温度或其他干扰后,
集电极直流增加,而串联在发射极的负反馈电阻上的压降也随之上升,
这使得基极电流减小,于是集电极直流减小,这就使得直流工作点稳定了,
于是宏观上也是看不出直流工作点有任何变化了,
可实际上只是调整的及时罢了,不能说温度变化引起的直流工作点变化就不存在了?
只是在温度变化很微小的时候,就开始作出调整了,宏观上难以观察到而已,

 

这个问题对你研究陀螺致关重要,不知你什么时候才能有所醒悟?

 



 

[楼主]  [93楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/08/02 15:30 

对【91楼】说:
日心说在建立的时候是重要的,那是哥白尼唔出了其中的道理。当然也是他对以前的理论问“为什么”的结果。但是,他显然是对自己问“为什么”,而不是去问别人。因为唔出了其中的道理,他问“为什么”才有意义。现在的日心说就是教小学生的东西。真正的天体运行远比哥白尼描绘的复杂,绝不是对小学生可以讲清楚的。如果你通过陀螺唔出了更好的理论,那就请说出来。不过我不太相信你的方法能比动量矩定理说的更准确,更清楚。

对【92楼】说:
我不认为陀螺运动是宏观的“平稳”,这应该是一种很正常的现象。章动为0的现象应该是比较特殊的,不过是研究起来容易一些才专门拿出来。满足章动角速度为0的条件,我想应该是一系列复杂条件,即所谓规则进动应该是不常出现的。
地球就是一个非常有规律的陀螺,其规律运动可能也没必要涉及“反馈”“自动控制”问题。这应该是一种很自然的现象,只不过日常生活中不常遇到,特别是在古代。我记得有人提出过地球为什么自转的问题,其实使用天体的自转角速度都不是0,有自转才正常。没有自转是否就不能形成大的天体?可能大行星也都是陀螺吧?似乎这样才正常。
 [94楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/08/02 18:28 

负反馈的自控(自稳定)机制是对系统失稳信号而言的,
或者说负反馈信号是来源于失稳信号,
如果没有失稳的问题,当然也就没有负反馈的调整问题了?
比如地球在太空公转,由受力分析可知,并没有改变地球自转轴指向的力矩存在?
(以太旋涡之间的相互微作用问题---“地-太磁场同向相斥”以后再说了)

还有陀螺自转轴与重力共线时,也没有使陀螺倾倒的力矩存在,
所以也就没有“章角变化”了,当然也就没有系统反馈问题了?

 

这方面老黄是专家嘛,他就是学机械陀螺的,怎么不指点一下呢?

 

 

 [95楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/02 21:39 

久广同志,说过不和你斗嘴了,请拿出至少一例证明Ω=M/Jω正确的实验事实

================

老杨,你仍然认为所有的《理论力学》教科书都错了吗?
因为所有的书上都写着“(固定倾角)规则进动”,并且指明这是欧拉动力学方程为数不多的具有数学解析解的情形之一
注意“倾角固定”,即章动角速度为0

你却说“但章动也只能趋于零,不会等于零”
你的意思是不是说书上都错了?
 [96楼]  作者:59.33.199.*  发表时间: 2008/08/02 23:31 

久广算一个,但是他坚决反对,反对的理由是“周期运动必须考虑位移的周期变化”

--------------------------------------------
没有细看“周期运动必须考虑位移的周期变化”这句话的解释.

本能的觉得这句话有一定的道理.


记得你我的一点小分歧吗?

好象是我认为陀螺的运动在哪里会有周期性变化,你不同意这一点.------时间久了,记不清楚了.

不知我说的和这位广九先生说的是否同一意思.---当时SK先生也有次看法.



伍卫峰.
 [97楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/08/03 00:36 

对【95楼】说:

书里说的挺清楚了:“应用力学理论来求解章动和进动是很复杂的,但是...”
所以书里给出的计算方法是忽略章动后的近似计算,
但是要探讨陀螺不倒的原因,就一定要涉及到章动的问题?
这个事我只能提醒一下,考虑一下自控理论的动态平衡问题,
如果现在的书里确实还没有这种说法的话,那他们以后应该把这个说法添补进去?
不过我估计他们说的“很复杂”也许已经包括这种解释了,
因为这种陀螺的真实动态平衡过程要用数学语言来描述,确实“很复杂”?

 

老黄怎么说?也没有听说过陀螺不倒与控制论有任何关系吗?

 

 

[楼主]  [98楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/08/03 01:35 

我说过了章动角速度=0的情况是很特殊的情况。人们讨论规则进动并不是因为这种情况很多,而是因为简单。如果章动角速度=0的话,进动角速度的公式当然会简单一些。而不是相反,因为有这么个进动角速度公式所有章动角速度就一定等于0。如果那样理解岂不是本末倒置?“周期运动必须考虑位移的周期变化”应该是必然的, 好像不是我的理由。
正如我们学习平面几何占用更多时间,并不是因为空间真是二维的。

地球除自转之外,也有进动和章动,章动周期为19年。地球公转时是有力矩作用的,这是地球质量呈椭球发布的而引起的。牛顿对此有论述。
不过没有力矩并不意味着没有进动和章动。动量矩定理的定点转动形式,即欧拉动力学方程的特殊情况的解析解是非常复杂的。感兴趣的话,可以找周衍柏的《理论力学教程》看一下。里面有三种情况的解析解,据说是所有有解析解的情况,至少当时应该是如此。里面似乎也介绍了无力矩时的进动?我记不清了。当然我的新陀螺实验也是无力矩的情况,我相信是会出现章动的。



 [99楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/03 07:44 

98楼久广:

你的“新陀螺实验”,t=0时无力矩,随后会立即出现力矩,因为理论上陀螺轴会立即偏离铅锤轴

陀螺运动欧拉动力学方程的三个解析解之一,就是规则进动,所以请相信理论上的“规则进动”存在,否则欧拉方程就错了
你应该顺便纠正一下老杨,他坚定地认为“陀螺不倒的原因,就一定要涉及到章动”,这是一个严重的错误

“周期运动必须考虑位移的周期变化”就是你反对我的理由,是在邮件讨论中提出的,你忘记了

就双盘陀螺,经典力学认为,无论两盘相贴还是分离,在同样的高转速、同样的外力矩条件下作“规则进动”,进动角速度高度近似相等,尽管在现实中做不到严格的“规则进动”,但是也应该体现出两陀螺进动角速度基本相同
所以请你从实战出发,提供一例这样的实验,以证明进动与陀螺横向的“赤道惯量”基本无关
(我实在找不到,否则就不用劳动你了)
 [100楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/03 08:00 

97老杨:
"所以书里给出的计算方法是忽略章动后的近似计算,
但是要探讨陀螺不倒的原因,就一定要涉及到章动的问题?
这个事我只能提醒一下,考虑一下自控理论的动态平衡问题,
如果现在的书里确实还没有这种说法的话,那他们以后应该把这个说法添补进去?"

首先应该弄清楚书中的计算方法忽略了什么
他们忽略的是"赤道惯量的影响",而不是你所说的"章动"

当进动角速度ω2远小于自转角速度ω1时,中括号中的第二项可以忽略,变为M=Jpω2ω1,即ω2=M/Jω1

这就在我给你的《陀螺力学》中

你应该认识到自己的错误

1、规则进动是欧拉方程的数学解析解,是严格成立的

2、经典力学的Ω=M/Jω忽略的是陀螺与自转轴垂直的轴惯量,而不是章动,因为规则进动时没有章动

 [101楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/03 08:12 

96楼伍卫峰

请继续关注陀螺问题,你可以看到很多讨论宇宙起源、光子夸克、以太超弦等高级话题的人,对他们都离不开的旋转系变换(也就是陀螺)的认识是含混甚至是错误的
(不应该说很多人,应该说是所有的人)

他们都站在一个错误的平台上大打出手
[楼主]  [102楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/08/03 11:50 

还是本末倒置,没有章动角速度时才是规则进动,赖柴定理才能成立。而不能有相反的推论。
规则进动是有条件的,而且是很严格的条件。我当然承认有规则进动,但必须明白更多的情况是偏离规则进动,至少不能没有误差。因此可以说严格的规则进动只存在于理论上。

云野鹤先生似乎是在抓住陀螺运动对规则进动的偏离不放。实在看不出有什么意义。有什么想法全说出来吧。
 [103楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/08/03 12:48 

对【100楼】说:

关键是要搞清进动角速度ω2与什么相关,
ω2实际就是90度处的章动(对陀螺转轴水平放置而言),
它实际不是一个连续量,只有当陀螺的自转速度ω1很高时,才显得比较连续?
你应该看得很清楚,当ω1较小时,可以很清楚的看到进动的不连续现象?
这是因为"倾倒章动"较明显时,会干扰"进动章动",
既:抗倾倒章动过大---陀螺抬头、进动减速---看上去不连贯,

 

虽然当ω1很高时,章动变得很小了,但是进动方向的"两次章动"(90和270度处)不能相互抵消,
而倾倒方向的"两次章动"(0和180度处)方向相反---相互抵消,
所以就出现了:不倒与进动?

 

所以忽略ω2/ω1,不很严格的说也就是忽略了ω2,即假设ω2≈0,这与忽略此项的章动是一个意思?
简单的说,进动其实就是章动,只不过倾倒旋向上的章动方向相反---相互抵消了,
而进动方向上的章动旋向相同,就形成了比较连续的“进动”,
这个问题看来我一时还难以说得清楚,只能意会、意思一下了?

 

这个章动“摇身一变”成了进动和抗倒,认不出它来了?于是都以为它可以忽略呢?
这与你的说法是基本一致的,而如果没有章动,你的说法就成了无源之水、无本之木?

 

 

 

 [104楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/04 08:34 

103老杨

上贴主要说的是:经典力学计算规则进动的角速度时,忽略了与Ω/ω有关的一项,所以才得出Ω=M/Jω

在此过程中,没有忽略什么“章动”,因为“规则进动”中没有章动,几百年来教材一贯如此

请问如何忽略一个没有的东西?

因此,你必须承认“书里给出的计算方法是忽略章动后的近似计算”是错误的,才能继续后续问题,否则只能越搅越乱

纯理想状态、纯数学概念上的“规则进动”,不存在章动,也就是“章动角速度=0”,这一点能认识到吗?
 [105楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/04 08:41 

102久广

规则进动问题是和老杨说的,借以纠正他的错误概念,他根本就不承认有“规则进动”

你承认存在教科书中的“规则进动”,所以这个问题你可以不参与

你的任务是:拿出一例确认Ω=M/Jω准确无误的实验事实
任何资料都可以,只要转子不是薄圆盘即可
[楼主]  [106楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/08/04 11:04 

对【105楼】说:

拿出一例确认Ω=M/Jω准确无误的实验事实 .应该是你的任务。此公式仅在规则进动时有效。你却即要强调规则进动确实存在,又老想怀疑陀螺为什么会倒,想用后者否定前者?这根本就是两回事。陀螺的运动本来就非常复杂,有什么想法就说出来,不要打哑谜了。

在欧勒-潘索情况下陀螺可以规则进动。但此情况是无外力矩,定点有质心的情况。显然不是我们讨论的对象。

此情况之外的规则进动,并不一定不存在,但要满足很多严格的条件,当然要确定这些条件恐怕也不容易。

不明白野鹤为什么要坚持规则进动存在,又想说规则进动也有章动。什么意思?

 [107楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/04 11:41 

你怎么说你清楚啊

你自己崇拜的Ω=M/Jω,理应早已经过了事实验证,所谓脚踏实地嘛,事实是检验真理的标准,这句话你还是同意的吧?

难道你没有事实依据?你的双脚始终悬空?
 [108楼]  作者:yanghx  发表时间: 2008/08/04 12:00 

呵呵,这个老焦古怪的紧,我暂时知难而退了,不搅合了,不过其实你的说法早就有了,
参见维基百科(最近不知怎的,维基百科居然可以看到了?是奥运的“人文精神”吗?):

“一个滚动的轮子会由于进动而趋向于竖直。当轮子向一边倾斜时,
轮顶的粒子被推向一侧,轮底的粒子被推向另一侧。
但是,因为轮子在滚动,这些粒子最终会交换位置,互相抵消。

......

这概念容易通过惯性的效果来理解。惯性经常被陈述成运动物体倾向于保持运动。
在这例子中,旋转物体的运动是旋转。如果在一个旋转物体上施加外力,
物体会通过推回去抵抗外力,但反应延迟了。”

参见:
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%B2%81%E5%B7%AE#.E5.B2.81.E5.B7.AE


 [109楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/04 12:27 

呵呵,老杨,兄弟我在纠正你低级的错误概念,怎么成了古怪?

这些概念对你来讲太基本了,以至于你根本就没有真正思考过他,主观地认为“难道我还不会走路?”

所以弄出“书里给出的计算方法是忽略章动后的近似计算”这个大笑话

欧拉方程严格求解出的数学解,其中就有章角不变的“规则进动”(就在教科书中),这一点久广是承认的,不知道你怎么会坚定地认为不存在“规则进动”,你这是在否定欧拉方程!

这不是你是否知难而退,而是你是否承认欧拉动力学方程的权威性

如果承认,就必须接受“规则进动”,规则进动就是章动角速度=0
如果不承认,嘿嘿,否定欧拉方程的结果你是知道的

先不要管我那无关紧要的说法,你应该先就以上问题理清思路,否则在如此基本的概念上存在糊涂意识,对你进一步的研究将会是极大的阻碍
[楼主]  [110楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/08/04 21:06 

对【107楼】说:

我对Ω=M/Jω没有一点印象,更谈不上崇拜。崇拜此方程的是你,说实话我可能是从你那里听说此方程的,然而你是否又想推翻它?我不知道。我只是认为动量矩定理很重要,而且不会受Ω=M/Jω是否有问题的影响。

虽然欧拉动力学方程的解析解中有规则进动,但只是一种很特殊的情况。在欧勒-潘索情况下陀螺可以规则进动。但此情况是无外力矩,定点为质心的情况。与书中的图示不同而已。

再说实验很多都是间接说明问题。例如,牛顿第一定律,有实验证明吗?但怎么可能使物体不受力,而保持匀速直线运动呢?至少在太阳系之内是不可能做到的。不过已经有足够多的实验证明牛顿定律正确了,猜疑是你自己的事,要让别人相信你的猜疑,绝对不是问问“为什么”就能行的,你必须拿出更充分的理由和证据。

 

 [111楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/04 23:08 

你的意思是说,动量矩定理非常重要,不需要实验验证?

前面我贴的教材不知道你看了没有,角动量定理的量化结果就是Ω=M/Jω,这是任何一部《理论力学》中都有的内容,你居然没见过~真是匪夷所思

算了,看来你是没有任何事实基础,以证明自己的信仰

我不强人所难,你没有也不是你的责任,因为祖师们就没有
[楼主]  [112楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/08/05 00:30 

"角动量定理的量化结果就是Ω=M/Jω"不过是你自己的臆想。规则进动远不是由角动量定理得出的必然结果。
什么叫“不需要实验验证”,每一个根据此原理设计的机器、仪器等,都在不停的进行着验证。
我认为角动量定理与Ω=M/Jω的关系,就如同空间几何与平面几何的关系。是包含与被包含的关系。不要搞反了。
 [113楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/05 09:40 

这些好像是基础知识啊,还需要我给你介绍吗? 

☆ 赖柴尔定理>
质系对固定点的动量矩矢量端点的速度等于外力系对同一点的主矩。即(图13-19)           
实际上赖柴尔定理是质系动量矩定理的几何解释

 

根据赖柴尔定理>,动量矩矢量端点的速度uA 等于重力W 对于O 点的矩,即
     
方向垂直于平面zOz1 ,大小等于,因不变,故矢量端点A 作匀速圆周运动,或者说,对称轴Oz1绕铅垂轴Oz 以匀角速度进动,
     

 

以上内容表明,经典力学规则进动角速度公式来自赖柴尔定理,而来柴尔定理又是动量矩定理的几何解释,与动量矩定理等价

所以,Ω=M/Jω是由动量矩定理直接推导而来,这不是我的臆想,而是教科书上印刷的内容

 

如果你也向老杨和马国梁一样不相信教科书,我也实在无话可说

[楼主]  [114楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/08/05 10:30 

图看不见。前面的公式是与动量矩定理等价的,如果那就是赖柴尔定理的话,则赖柴尔定理没问题。

问题出在后面,“因sita不变,”不过是人为的假设条件。
怎么能“所以,Ω=M/Jω是由动量矩定理直接推导而来,这不是我的臆想,而是教科书上印刷的内容”
直接推出来的,是在加了人为的限制条件之后,直接推出来的。这个公式Ω=M/Jω与赖柴尔定理只是有条件相关。
似乎你太看重文字了,可惜没有真正看懂其真正的含义。
 [115楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/05 11:21 

图看不见你不会点链接吗?真是比我还笨~
那是清华大学网络课程,消失了很长时间,最近才又找到

在规则进动时,而且进动角速度远小于自转角速度的条件下,进动角速度就是Ω=M/Jω
这是赖柴尔定理推导出的结果,在规则进动时就是必然相关,你还在怀疑?

现在没说陀螺怎么会规则进动,而是规则进动的陀螺进动角速度的大小
这是可以根据赖柴尔定理(动量矩定理)量化的,并且可以实验检测的
(尽管现实中做不到理想规则进动,但是高度近似还是可以的,比如真空腔内高速旋转的陀螺仪转子)

就高速自转并缓慢进动(规则进动)的陀螺,已知力矩、自转角速度等,可以通过Ω=M/Jω推算出进动角速度理论值,然后通过实验验证该理论值是否正确,不是吗?

这是验证赖柴尔定理(动量矩定理)最直接的实验,定量检验动量矩定理,你见过吗?
恐怕都没听说过吧~
哪里来的“根据此原理设计的机器、仪器等,都在不停的进行着验证”,验证了什么?在力矩作用下会进动?

如果这就算验证,6岁的孩童就可以了,陀螺倾斜不倒却水平旋转,动量矩定理正确无误,孩子手里的玩具就可以,用不着什么仪器
[楼主]  [116楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/08/05 16:03 

不明白你想的是什么。
你找的网页里是这么说的“由上式看出,自转角速度愈大时,进动角速度愈小,陀螺近似理论的精确度也就愈高。”
不过是“陀螺近似理论”,你似乎想证明有章动存在,又想让人承认有规则进动。
真搞不懂你在想什么。
 [117楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/05 22:22 

我要说得非常简单,在陀螺高速自转低速进动时,可以近似看成规则进动,完全可以应用Ω=M/Jω这个动量矩定理的结晶估算其进动角速度理论值
然后通过实验测定实际进动角速度,与该理论值进行比较

只有实验值与理论值在允许的误差范围内相符,才能宣称Ω=M/Jω准确无误,你所崇拜的动量矩定理才有了立足的根基

这个实验你听说过吗?

根据动量矩定理,这两个陀螺在以同样的高速自转,并同样缓慢进动的条件下,进动角速度应该相差无几,你有这样的实验证据吗?

如果你实在看不懂,哈哈哈,那我真不知道怎么说了

[楼主]  [118楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/08/05 23:55 

如果这么说的话,那请教一下,牛顿的几个定律都是通过什么实验确定其成立的?
你说的实验,验证近似公式恐怕有些困难。原因是你的陀螺质量太差。
如果单纯为此发这么多莫名其妙的议论,那就未免太夸张了。
还有什么想法?说出来吧。
 [119楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/06 08:14 

还好,你终于明白了~

你认为动量矩定理的结论Ω=M/Jω和牛顿基本定律地位相同,都不需要实验验证?

根据你的逻辑,所有牛顿力学范围内的结论,都不用事实检验,只要认为他正确就可以?

实验难度大不假,但是总大不过相对论实验,请问有谁验证过动量矩定理的结论Ω=M/Jω?

看得出来,你肯定是没有了,其他人有吗?比如老杨
[楼主]  [120楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/08/06 10:56 

对【119楼】说:

Ω=M/Jω怎么成了动量矩定理的结论?更不要说和牛顿基本定律地位相比较了?

不过是你 对此近似公式感兴趣,我对此公式从来不感兴趣。原因是它的有条件和近似。

为什么你老是歪曲别人的意思?我认为动量矩定理是由牛顿基本定律直接得出的,Ω=M/Jω不是。不是不需要实验验证,而是时刻都有验证?

你又在歪曲别人的逻辑,当然所有牛顿力学范围内的东西,如果违反了牛顿力学都会是大问题,否则就由牛顿力学告诉你结果就是了。不懂牛顿力学就不好说了。

我不认为验证Ω=M/Jω有多大意义。我的新陀螺实验的意义肯定大对多。

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