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陀螺现象探究
[楼主] 作者:云野鹤  发表时间:2008/07/22 22:40
点击:6455次

从孩童时代起,我们就知道,旋转的陀螺与不转时的表现截然不同,当它倾斜时不会很快倒下,而是持续地整体水平转动

学习过刚体理学知识后,我们知道这是"进动"或"旋进",属于"刚体定点旋转"问题,其中最典型的就是规则进动

每一个系统学习过经典力学的人都立即不假思索地认为,解释这个现象需要用"角动量定理"

角动量定理:dL=Mdt

旋转的刚体具有自转角速度ω,沿轴方向角动量L=Jω,其中J为刚体对自转轴转动惯量

由于倾斜,受到重力据M=H×G,因此,在力矩作用下,角动量增量dL=Mdt

形成新的角动量L'=L+dL,因此,陀螺水平旋进而不倒下

更为详尽的解释见各版本《理论力学》教科书或某大学教学视频>,解说员最终总结"因为力矩是水平方向的,所以dL也在水平方向,L'=L+dL......这就是产生旋进的原因!"

 

这就是几百年来,经典力学对陀螺旋进的解释,这个解释基于"右手螺旋定则",也就是必须用到"矢量乘法"确定力矩的方向,中心思想是:因为力矩方向水平,所以陀螺水平旋进

 

但是所有失去平衡的物体都受到了重力矩,毫无疑问力矩都指向水平方向,那么不转的陀螺为什么又倒下了呢?

经典力学认为,尽管此陀螺所受重力矩也是水平方向,但是他没有自转,也就没有沿轴方向的角动量,因此必须使用定轴转动角动量定理,同样是dL=Mdt,但是性质不同,M与旋转轴平行,因此陀螺将加速倒下

 

经典力学针对以上两种极端情况,分别使用了不同性质的角动量定理,从而使"因为力矩M方向水平"这个理由左右逢源,即是陀螺倒下的理由,也是不倒并进动的理由。

人们确信,因为力矩M方向水平,因而角动量增量dL在水平方向,根据L'=L+dL,所以陀螺不倒并进动

关于刚体转动的理论解释,就此尘封了300余年,后人只有赞叹和敬仰。

 

然而,赞叹之余如果再深入分析,以上解释似乎有一些遗漏,那就是同样在理想保守条件下,陀螺还存在一种运动,那就是边进动边加大倾斜,也就是既不像不自转的陀螺那样直接加速倒下,也不像高速自转的陀螺那样严格水平规则旋进,而是做"非规则进动",陀螺自转轴的运动介于垂直向下和严格水平之间

这又如何解释呢?

既不能用定轴转动角动量定理,因为有水平进动

又不能用定点转动角动量定理,因为并不完全水平运动

 

唉~~~,可以说,优秀学子们一时慌了手脚,一般先是坚决否认至少是怀疑存在这种运动,在确凿的证据面前,不得不承认后,就开始指责我的基础知识有问题,没学好经典力学,如果学好了,就不会提出这个问题

不过也有极少数目光深远、头脑清晰的网友,看到了结症之所在,开始怀疑角速度、角动量、力矩等等一系列人为规定的"伪矢量",能否胜任解释陀螺运动的重任。

可惜啊,能看到这一层的人实在是太少了~

 

很多网友遇到这个局面,都尝试用牛顿基本定律解决陀螺问题,心想"从牛顿定律推出来的定理,还不能退回去?"

然而,基本上都是枉费心机,因为他们忘了,在牛顿定律和角动量定理之间,横亘着另一个基本法则"螺旋定则",想从角动量定理退回到牛顿基本定律,必须先证明"右手螺旋定则"~

这可是公认不可证明的、比牛顿基本定律还要基本的法则,(或许来源于《分析力学》的"空间旋转对称性"思想?)

 

因此,我认为

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,也就是久广网友说的"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、“右手螺旋定则”这个更基本的法则,是对客观事实的抽象提炼,本身就是客观规律,只能反映而不能解释客观现象

 

4、陀螺"为什么"会如此运动(包括不倒、进动等),目前还是悬案,和满网友说"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"

 

待续......

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 [2楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2008/07/23 12:23 

如何连什么是矢量,什么是矢量和的弄不明白的话,很难说你从书中看懂了多少。
令人气愤的是,你不懂别人说的是什么。非要按自己的错误理解强加给别人。
上面那个图,不过是个简单的示意图。在一定条件下近似正确,严格的说就是错误的。

错误的地方是,角动量定理用的角动量不应该是“沿轴方向角动量L”,当然自转角速度很大时二者是很接近的。
没搞明白动量矩是什么,凭一个不准确的示意图,自以为有依据了到处乱说。可惜你怎么能不知道,角动量矢量并不是“沿轴方向角动量L”呢?因为这是谁都知道的啊?将像谁都知道圆周率是无理数,不等于3.14这个有理数一样。不能因为你发现某名人用3.14代替圆周率,就可以认为圆周率真的是有理数3.14。

自己不明白反说别人有问题,不好啊。先回去好好学学吧。
[楼主]  [3楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/24 10:04 

别人问“陀螺为什么不倒、进动、或者倒下”,你弄了个远离陀螺的“角速度矢量”,并大谈该角速度矢量如何如何,回答陀螺了吗?

现在可以确定,你的“角速度矢量”和“dL=Mdt”性质相同
你在确定“角速度矢量”的过程中,必然要应用某个规则,请问你如何确定“角速度矢量”?
可不要说是根据陀螺“已知ψ、θ、j和时间的关系”,因为那就是陀螺的实际运动,你不能根据现象解释现象,那是循环论证
因为陀螺如此运动,我确定“角速度矢量”,因为我的“角速度矢量”是这样,所以陀螺如此运动
这显然是混账逻辑,你肯定不会这样
 [4楼]  作者:马国梁  发表时间: 2008/07/24 11:23 

云野鹤先生:
   你真是叫我失望.已经过了这么久了,可你的陀螺还是转个没完!因为自己不懂就杞人忧天,以为大家都不懂,叫大家讨论。怀疑这、怀疑那!已经没有问题的东西了,还再讨论什么,不是浪费大家的时间么?
  我以前曾经说过:在无耗散力的情况下,陀螺在运转过程中将始终遵循角加速度定律和机械能守恒定律,最终达到稳定状态。
   但如果有比较小的耗散力时,陀螺的自转将减慢并慢慢倾倒。但在倾倒时陀螺的重力势能变成了进动动能,使进动速度加快,从而在低转速下达到新的稳定状态;即使是脱落倾倒在水平位置,如果没有桌面顶端、处于悬空状态,那么它仍然可以稳定运转;如果自转再减速,那么它将低头进动达到稳定状态。最终即使不自转了,那么它将作圆周摆动。之后就是圆周摆动幅度越来越小,知道最后垂下不动为止,死了。这就是陀螺一生的命运。
  下边你可以不听我的话,批评我。但我不想再讨论了。
 [5楼]  作者:马国梁  发表时间: 2008/07/24 11:30 

错了几个地方,改过来再发一遍。

云野鹤先生:
   你真是叫我失望.已经过了这么久了,可你的陀螺还是转个没完!因为自己不懂就杞人忧天,以为大家都不懂,叫大家讨论。怀疑这、怀疑那!已经没有问题的东西了,还再讨论什么,不是浪费大家的时间么?
  我以前曾经说过:在无耗散力的情况下,陀螺在运转过程中将始终遵循角加速度定律和机械能守恒定律,最终达到稳定状态。
   但如果有比较小的耗散力时,陀螺的自转将减慢并慢慢倾倒。但在倾倒时陀螺的重力势能变成了进动动能,使进动速度加快,从而在低自转下达到新的稳定状态;即使是陀螺倾倒在水平位置,如果没有桌面、顶端处于悬空状态,那么它仍然可以稳定运转;如果自转再减速,那么它将低头进动达到稳定状态。最终即使不自转了,那么它将作圆周摆动。之后就是圆周摆动幅度越来越小,直到最后垂下不动为止,死了。这就是陀螺一生的命运。
  下边你可以不听我的话,批评我。但我不想再讨论了。
[楼主]  [6楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/24 12:19 

【我以前曾经说过:在无耗散力的情况下,陀螺在运转过程中将始终遵循角加速度定律……】

很奇怪,陀螺遵循“角加速度定律”?
什么是“角加速度定律”?
如果是刚体转动定律 角加速度=力矩/转动惯量
那么,在正规陀螺理论中,刚好就没有用这个定律

这说明你的理解也不符合正统理论,而是未经证实的自纂的思路,是否正确还很难说


==========================================
【如果有比较小的耗散力时,陀螺的自转将减慢并慢慢倾倒】

不知道我还要普及多少次基本知识~

没有任何耗散的理想保守系统,陀螺也会慢慢倾倒!
老兄,我已经说过很多次了,书上就有,“自转速度达不到要求,不能形成规则进动”,既然开始就不能规则进动,那只能一边进动,一边慢慢倾倒,就像1楼的第5个图一样


欢迎国梁兄,尽管我让你失望了,但是你们很多概念是错误的,也很令我失望
你们基于错误观念而提出的解释,无疑也是错误的
[楼主]  [7楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/24 16:29 

这马国梁兄也是自认为“知道”陀螺怎么会如此运动的高手
“已经没有问题的东西了,还再讨论什么,不是浪费大家的时间么?”

然而,马兄绝对没有意识到自己的概念有问题吧?
[楼主]  [8楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/07/29 07:11 

马国梁兄仍然认为“陀螺在运转过程中将始终遵循角加速度定律”吗?

不客气地说,这些基础知识的缺失,就是你们讨论宇宙、以太、非惯性系、光子等等高深学问的最大障碍,所以你们总也讨论不出个结果来,原因就是你们没有注意脚下的基础
 [9楼]  作者:马国梁  发表时间: 2008/07/31 21:57 

鄙人仍然认为“陀螺在运转过程中将始终遵循角加速度定律——即你的刚体转动定律”。
刚体竖直运转的确有个最小自转速度。若大于等于该转速,那么陀螺将稳定竖直运转;若渐渐小于该转速,那么陀螺将慢慢歪倒!
[楼主]  [10楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/01 09:18 

鄙人仍然认为“陀螺在运转过程中将始终遵循角加速度定律——即你的刚体转动定律”。

【如果你仍然认为陀螺运动遵循“角加速度=力矩/转动惯量”定律,你就是继续与经典力学为敌
经典力学认为,陀螺的运动与该定律无关】


刚体竖直运转的确有个最小自转速度。若大于等于该转速,那么陀螺将稳定竖直运转;若渐渐小于该转速,那么陀螺将慢慢歪倒!

【我也只得再重复一遍:理想保守系统,自转角速度始终不变,不存在“渐渐小于”!
你应该预测一下大小不变并且始终小于最小自转角速度,陀螺会如何运动】

【最后还是要强调:你的“已经没有问题的东西了,还再讨论什么,不是浪费大家的时间么?” 毫无根据!
因为本身你就在与经典力学为敌,说明不是你有问题就是经典力学有问题】
[楼主]  [11楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/02 09:36 

马国梁兄仍然不承认“经典力学刚体转动理论根本就不考虑角加速度”这个事实吗?

你不是在维护经典力学,而是在毁灭他,连这个都看不到,还挑战什么?
[楼主]  [12楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/02 09:40 

马国梁兄仍然不承认“经典力学刚体定点运动理论根本就不考虑角加速度”这个事实吗?

你在与经典力学对抗啊,连这个都看不到,还要去挑战什么?
[楼主]  [13楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/02 21:41 

马兄仍然拒绝醒悟吗?
[楼主]  [14楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/03 08:13 

马国梁兄还不认错?
[楼主]  [15楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/04 12:32 

这马兄哪里去了?还不悔悟吗?

如果你坚持“鄙人仍然认为“陀螺在运转过程中将始终遵循角加速度定律——即你的刚体转动定律”。”

就应该知道后果

这个思想是与经典力学理论格格不入的,但是却和我的思想相通,也许我们将成为盟友

怎么不说话了你?
[楼主]  [16楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/14 09:08 

还有这位马国梁兄,言之凿凿“已经没有问题的东西了,还再讨论什么,不是浪费大家的时间么?”
同时又坚定地认为“陀螺在运转过程中将始终遵循角加速度定律——即刚体转动定律”,与经典力学唱反调

老兄,你自相矛盾,真的看不出吗?
[楼主]  [17楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/17 12:52 

老马怎么回事?
遇到矛盾就退缩了
逃避也没用,你和经典力学水火不容,能说说你和经典力学谁错了吗?
[楼主]  [18楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/08/18 12:38 

这老马是坚决不说话了,呵呵,用沙子埋起头来也没用

再次提醒你,你的“鄙人仍然认为‘陀螺在运转过程中将始终遵循角加速度定律——即你的刚体转动定律’”是彻头彻尾的造反行为,你在直接挑战经典力学

我看你干脆和我联手,我们扯旗造反如何?
[楼主]  [19楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/11/29 23:18 

作者:马国梁 发表时间: 2008/11/28 09:48
我发贴不少哇,当然都是跟帖!我一向立场坚定,旗帜鲜明.
关于陀螺问题我早就没问题了,主要是野云鹤没完没了!罢了,由他去
======================================

继续呼叫老马,你先弄清楚这里的问题,不要到处去骗年轻人
 [20楼]  作者:马国梁  发表时间: 2008/11/30 12:09 

云野鹤先生:
请您原谅,我真的不想再讨论了。您找别人看看吧。陀螺问题只是一个经典问题!记得2006年,我曾经与您大量讨论过,并花了大量时间和精力为您做了许多计算,这已经是仁至义尽了。如果您忘了的话请看当年我的存档——

关于陀螺问题的讨论

马国梁 发表时间: 2006/05/17 14:54 点击:72次
陀螺问题在牛顿定律的范围内完全可以圆满解决,不必大惊小怪!
发表时间: 2006/05/21 22:23 点击:51次
陀螺的角动量在进动时是不守恒的,因为有外力矩作用。
而陀螺和地球的总动量矩则是守恒的,因为重力矩只是内力矩。陀螺在旋转时地球也在反向旋转;当陀螺进动时地球也在反向进动。其总的角动量恒等于零;角动量的改变之和也等于零。
作者:马国梁 发表时间: 2006/05/25 22:39 点击:64次
野云鹤先生,我给你带来了令你失望的结果……
看来我前面的说法太草率了。经过几天的研究,终于有了些眉目。经典物理学没有错,陀螺水平进动角速度确实等于重力矩除以自转角动量。当自转角动量大小不变时,陀螺水平进动的角速度也不变,与陀螺对支点的转动惯量无关。你的实验录像我反复看了好多遍,与刘武青的实验结果一样,是由误差引起的,不能说明问题。首先自转轴都不水平;其次自转角速度两个陀螺你怎么保证都相同呢?
那么当两圆盘相距很远(但重力矩仍保持不变)时会有什么变化呢?我认为此时使陀螺保持水平进动所需的角速度仍然不变,但是要获得这个进动角速度却变得困难起来,因为它需要吸收的能量变多了。
这个能量从哪里来呢?是来自陀螺由竖立而倒下的重力势能吗?不象是!因为当重力矩不变时,竖立势能也不变,但陀螺相对支点的转动惯量却因两圆盘距离的增大而大大增加,故能量远远不够用;因此肯定必须从外界获取了!暂说这些。
作者:马国梁 发表时间: 2006/05/26 09:55 点击:47次
一个高速旋转的陀螺,将轴水平放置,两端固定好;然后你再将其中一端释放,那么它自己就能水平转起来?我不信!
看来车间里的砂轮一端固定还不保险呢,说不定什么时候它就水平转起来!
我又想起个问题来:农村老百姓推碾子按逆时针方向合理吗?这样会不会加大碾砣外侧的压力?
作者:马国梁 发表时间: 2006/05/27 20:47 点击:52次
正和这话俺爱听,但俺不爱听野鹤先生叫俺从头再学的话……
俺认为陀螺运动从不平衡到平衡的过程中始终遵循两个定律:角加速度定律和机械能守恒定律。正在自转的水平陀螺如果头一低,由于科氏力矩作用于是就进动起来了,这个话在理。它消耗的是陀螺的势能,转化成的是进动动能。在野先生的录像中,俺看着两片分开的陀螺头低得少,故进动速度稍慢;而两片合并的陀螺则头低得多,故进动速度稍快。
俺还看见野先生在那边拨弄了一下,不知有没有影响;这边也有个人两手一拉,大概是使陀螺自转起来。可这样做能保证两个陀螺自转得一样快么?野先生的实验实在太粗略啦!
作者:马国梁 发表时间: 2006/05/27 22:01 点击:63次
水平陀螺头低得多一点、少一点对重力矩影响不大,但对势能变化影响大。低头多的由势能转化成的进动动能多,转速大。
对实验需要作具体分析。不能唯实验论;也不能象某些人那样,拿着实验误差当新发现。我家的石英钟没人管它已经跑了一年了,但是仍然不能叫做永动机。
作者:马国梁 发表时间: 2006/05/29 15:49 点击:54次
给大家一组计算数据,请诸位给予验证。
我对陀螺的研究刚刚彻底完成,现在给大家一组计算数据,请诸位给予验证。
一个水平的圆盘陀螺,半径6厘米(类似光盘),竖立的支撑轴为6厘米。一开始陀螺高速自转,没有进动。但当自转速度降到9.153转/秒以下时,陀螺即开始倾斜了,并开始发生进动。自转速度越慢,倾斜角越大,进动角速度就越大。如下表所列:(略)
可以看出,当支撑轴水平时,陀螺自转速度和进动速度都是2.8766转/秒;当支撑轴下垂到106.6度以后,自转速度将减至零,但进动速度为3.26转/秒;在此之后即需反向自转了;当支撑轴竖直朝下时,自转速度需达到反向无穷大才行。而进动速度则始终是越来越大,因为进动动能是由陀螺的重力势能转化成的,为4.068转/秒。
作者:马国梁 发表时间: 2006/05/30 10:32 点击:33次
若是转轴绝对竖直、没有扰动,即使是陀螺不自转了它也倒不下!
事实上,微小的扰动可以忽略。当陀螺自转极其缓慢地减小时,陀螺也将极其缓慢的倒下。其中每一个瞬时都可以近似看作稳定状态。
还是希望你(正和先生)能算算!
作者:马国梁 发表时间: 2006/06/02 16:59 点击:47次
哈呀,教科书上的外力矩完整表达式跟我推出来的公式基本一样,这证明了我们是完全正确的,真让我喜不自禁。我的公式是
M = J1ω1ω2 – J2ω2ω2 cosα
另一能量守恒公式是
M cosα + 0.5 (J2 – 0.5J1)ω2ω2 sinα sinα = E (不变)
作者:马国梁 发表时间: 2006/06/04 10:46 点击:51次
野鹤先生:现将我刚刚计算的结果汇报如下:
设圆盘半径为6厘米,质心离支点为6厘米不变。自转转速为18转/秒。陀螺自转轴从α= 90度位置开始释放,那么
当两盘合并时,公转速度为0.4586转/秒,轴角α=91.456度
当两盘相距12厘米时,公转速度为0.4567转/秒,α=92.882度
当两盘相距1.2米时,公转速度为0.2173转/秒,α= 117.153度
当两盘相距12米时,公转速度为0.02625转/秒,α= 124.475度
当两盘无限远时,公转速度趋于0,自转轴角趋于125.27度。怎么样?有什么感想呢?
作者:马国梁 发表时间: 2006/06/04 21:47 点击:27次
遵命!现呈上计算结果——
两盘相距12厘米:
当自转速度为180转/秒时
进动速度为0.045649 转/秒,轴角α=90.02886 度 ;
当自转速度为1800转/秒时
进动速度为0.004397转/秒,轴角α=90.00027度 ;
当自转速度为无穷大时,进动速度为0 ,自转轴角α=90度 。
看见没有?这就是理论计算的威力!是用实验根本测不出来的数据。
作者:马国梁 发表时间: 2006/06/05 09:44 点击:20次
那还用算么?两盘合并时进动速度肯定比分开时略大一点!
我想知道通过这一段讨论你的想法改变了多少,还怀疑经典理论有问题么?
作者:马国梁 发表时间: 2006/06/05 16:28 点击:32次
复野鹤先生,我又算了——
当自转速度为180转/秒、两盘合并时,进动速度为0.045815转/秒;
分开12厘米时进动速度为0.045649 转/秒。相差很小。
当自转速度为1800转/秒、两盘合并时,进动速度为0.004703转/秒;分开12厘米时进动速度为0.004397 转/秒。其差别更小了。
陀螺问题是一个很复杂的问题,一般人最好不要涉及。经典的角动量定律完全不必怀疑,但即使是这样若解析起来仍然非常复杂。
作者:马国梁 发表时间: 2006/06/13 11:34 点击:31次
我就是这么算的!我所推出的公式是—— 其中力矩平衡公式是
M = J1ω1ω2 – J2ω2ω2 cosα
另一能量守恒公式是
M cosα + 0.5 (J2 – 0.5J1)ω2ω2 sinα sinα = E (不变)
利用这两个公式即能解决陀螺运动达到平衡状态时的一切问题。 你要问陀螺是怎么进动起来的?那么你就想一想竖直下落的雨水是怎么在地面流动起来的。
我建议大家不要再费口舌了。世界上总有些人自命不凡、自作聪明、自以为是,冥顽不化,不可救药,迷途不知返。拿着无知当新发现。
作者:马国梁 发表时间: 2006/06/13 11:40 点击:30次
只要陀螺存在进动,其角动量就不守恒,这毫无疑问。但是如加上地球反向旋转、进动的角动量,整个系统的角动量即守恒了。因为那时重力成了内力!
作者:马国梁 发表时间: 2006/06/22 10:16 点击:35次
野云鹤问题新解
野云鹤的问题是:陀螺的自转惯量和自转角速度一定、陀螺的重力和重心位置也保持不变,自转轴从水平位置开始释放,求当进动惯量无限增大(两盘无限分开)时的低头角度和进动角速度。
这个问题细算起来比较复杂,故在这里我们只介绍计算结果。
我们设圆盘半径为6厘米,自转角速度是18转/秒,重心离开支点6厘米,那么
当两盘不分开时,自转轴离开竖轴的角度是91.456°,公转速度的0.4586转/秒;
当两盘相距12厘米时,自转轴离开竖轴的角度是92.882°,公转速度的0.4567转/秒;
当两盘相距1.2米时,自转轴离开竖轴的角度是117.153°,公转速度的0.2173转/秒;
当两盘相距12米时,自转轴离开竖轴的角度是124.475°,公转速度的0.02625转/秒;
可以看出,两盘分开的距离越大,低头越多,公转角速度就越小。
可以算出,当两盘分开的距离趋于无限大时,自转轴离开竖轴的角度将趋于atan(sqrt(2))≈125°16′,公转速度将趋于0 .
另:当两盘不分开,但将重心无限远移时,因为重力矩的增长远不如进动惯量增长的快,所以最终也是趋向于这么个结果——张角为125°16′,公转速度将趋于0 .
因为进动速度等于公转速度除以张角的正弦,张角最大才125°16′,所以两个速度的大小悬殊不大,变化规律相同。在此不再赘述。
作者:马国梁 发表时间: 2006/06/22 10:48 点击:35次
当陀螺自转轴始终保持水平时属于另一个问题。此时如果陀螺的自转惯量和自转角速度一定、陀螺的重力和重心位置也保持不变,那么它所需要的进动角速度确实不变。当进动惯量增大时,只是它所需要的进动动能也增多了。机械能不再守恒。
作者:马国梁 发表时间: 2006/06/23 15:32 点击:22次
回复:聪明的正和先生
聪明的正和先生,你凭什么认为陀螺自转轴在从水平静止到进动平衡的过程中,不遵守机械能守恒定律、而遵守动量矩守恒定律?此时重力矩干什么去了?真的不起作用吗?
即使单在竖直方向总动量矩也不守恒。虽然陀螺在水平静止时总动量矩的竖直分量等于0,但在进动平衡后竖直分量即不等于0了,只是大小不再变化而已。这是由于重力矩作用的结果。你是不是也爱自作聪明啊?
[楼主]  [21楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/11/30 12:41 

陀螺问题在牛顿定律的范围内完全可以圆满解决,不必大惊小怪!
鄙人仍然认为‘陀螺在运转过程中将始终遵循角加速度定律——即你的刚体转动定律’
===========

你不想参与,我没意见,我总不能强迫你参与

但是有一点你必须明白
基于牛顿基本定律的牛顿力学,在分析陀螺进动的理论中,根本就不考虑“刚体转动定律”α=M/I
教材应用的理论是dL=Mdt,你从这里能够拿出“刚体转动定律”,我立即拜你为师(在你接受的前提下)

如果你拿不出来,就不要宣称已经解决了问题,很可能你的思路偏离了牛顿力学,自成一派
你考虑“刚体转动定律”,牛顿力学不考虑,事实就在眼前,装作看不见是没用的

就算你脱离了教材的思路不错,也要实事求是地宣布脱离了牛顿力学,否则最好不要再说陀螺,自相矛盾并不值得推崇
 [22楼]  作者:马国梁  发表时间: 2008/11/30 19:15 

云野鹤先生:
dL=Mdt 就是转动定律啊!因为 L=Jω ,所以 dL=Jdω=Mdt 得 dω/dt=M/J 相当于牛顿第二定律a=F/m
所以说牛顿力学是没问题的。如果过去的陀螺理论真的有问题,那也是教材和编者的问题,不是牛顿的问题。
在重力矩作用下,陀螺的歪倒是能够变成进动。你想想在水平的匀强磁场中,电子在下落是怎么变成水平运动的?树叶在下落时又是怎么变成水平运动的?不就明白啦?
 [23楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2008/11/30 22:02 

马老师,这是我的方法,从正和那里得到启示。除了抗倒力距外,还能分析章动。

我用他的方法和科式力,推导出了,平衡时,进动角速度=gR/wr^2。跟教科书的结果一样,但推导方法不同。

推导过程:如图,简单起见用4个小球分析,其质量都是m,忽略杆子质量。4个小球到O点距离为r,O到支点为R。

4个小球自转角速度为w,进动角速度为Ω。A点所受的科式力为F科1=2mΩV=2mΩwr,方向垂直进动轴和速度方向

同理,F2=2mΩwr它们形成一个抗到力矩M抗=F科Xr=4mΩwr^2

因为,重力矩=4mgR(如果倾斜,乘一个正余弦)两者相等所以Ω=gR/wr^2。



陀螺不倒,还需要一套平衡机制。旋转陀螺倒下,产生倒下速度V(不断变化),由重力势能形成。V/R就是倒下的转动角速度。转动的圆盘在这个转动的系统中(绕支点向下转),受到科式力F进1和F进2。形成进动力矩,产生进动加速度,积累就是进动速度。陀螺一边倒下一边进动,就形成了章动的曲线轨迹。

当进动速度大到一定程度,抗倒力矩就会大于重力矩,倒下有一个向上的减速力。倒下速度减慢,因为有初速,陀螺并不马上上抬。下倒还在继续,进动速度还在增加。当下倒速度减为0才开始上抬。 上抬是下倒的逆过程,科式力F进1和F进2会反向,就会使进动速度减慢。减慢会影响抗倒力矩。因此陀螺会形成上下点头,即章动。

 [24楼]  作者:马国梁  发表时间: 2008/11/30 22:37 

不错不错!
 [25楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2008/11/30 23:00 

谢谢马老师的支持!

而陀螺和地球的总动量矩则是守恒的
-------------------------------
这点启发了我。根据能量守恒,重力势能转化为进动动能。
F进1和F进2产生进动力矩使陀螺有绕质心旋转的趋势。
冰面对地球几乎没有作用力,因此就绕自己的质心旋转。
如果支座固定在地表,就会对地球有反作用,因此总动量矩则是守恒的。

另外,我也觉得的他的双盘陀螺说服力不强,因为实验不严谨。有一个倾斜了。

[楼主]  [26楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/12/01 09:46 

dL=Mdt 就是转动定律啊!因为 L=Jω ,所以 dL=Jdω=Mdt 得 dω/dt=M/J 相当于牛顿第二定律a=F/m
所以说牛顿力学是没问题的。
===============================
你这是哪国的牛顿力学?刚体定点运动理论中存在dω/dt=M/J?
你不知道刚体定轴运动与定点运动的区别?

定轴转动http://jpkc.chd.edu.cn/dxwl/new/webphysics/mechanics/5.6.htm
(在定轴转动中,合外力矩和角加速度的方向均在转轴方位)
明白吗?力矩、角速度、角加速度都在转动轴方向,这个方向是固定的,所以叫做定轴
只有这时才能使用dω/dt=M/J,这是角加速度!你的角速度ω要改变大小

定点转动http://jpkc.chd.edu.cn/dxwl/new/webphysics/mechanics/5.7.htm
(如图示,当M┷L时,dL┷L ,则 L 只改变方向而不改变大小)
力矩与角动量垂直!角动量(角速度)只改变方向,不改变大小,没有角加速度!

你错了!我们说的是定点转动,不是定轴,你一直都不明白?




树叶在下落时又是怎么变成水平运动的?不就明白啦?
===============================
你认为陀螺进动与空气中下落的树叶性质相同?
[楼主]  [27楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/12/01 09:56 

梁彬彬,你的分析比廖老头差远了,你应该去他那里学习,他光是运动微分方程就列了若干张A4纸,还有详尽的图解

不过他和你一样拒绝回答“章动的过程中,转子质点产生科氏力,造成整体水平进动,这个导致转子水平进动的科氏力从哪里来?”

也就是你的 F进1 和 F进2 是怎么来的

他拒绝回答,因此遭到TonyDeng的斥责
你也拒绝回答,所以你的解释就是:你们看,我用一个我也不知道哪里来的力矩,一句话就解释清楚陀螺了,就这么简单
然后你就继续偷着笑,因为你解决这个问题
 [28楼]  作者:xhzjzs  发表时间: 2008/12/01 12:23 

你老是追问我科式力是怎么产生的。你不是不支持科式力解释陀螺不倒的吗?
我不是已经告诉你了:科式力是因为相对光介质的转动引起的。
就告诉你这些,至于怎么推导出不带叉乘的正确公式,你自己搞定。
嘿嘿,我还是在偷笑。偷笑,我已经赶超了,你成菜鸟了。
[楼主]  [29楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/12/01 15:04 

呵呵,傻笑而已


“科式力是因为相对光介质的转动引起的”,痴人说梦,仅凭这一句即可断定你的什么“光介质”是一堆垃圾

你放心拿出来吧,绝不会有人剽窃,而且一定漏洞百出

自恋去吧,不过你的自怜程度也比廖老头相差甚远

[楼主]  [30楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2008/12/01 16:32 

老马呢?又扎进沙子里去了?

※※※※※※
知之为知之,不知为不知 是为人的基本素质

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