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请教沈建其:什么是“定轴”?
[楼主] 作者:无底板潜艇  发表时间:2014/06/22 16:55
点击:714次

愚以为:

所谓“定轴”,应该解释为:“被外约束体牢牢固定住” 的、既无法移动、又绝不会倾倒的轴。

                   即使遭到猛烈撞击,它的位置与指向也会 依然故我,保持不变。

否则,还有什么资格叫“定” 轴呢?

 

       翻开任何一本物理教科书,描述角动量守恒时,都会开宗明义地声明:

 “可绕(一根)定轴转动 的”刚体——遵守角动量守恒。

——经常有人数典忘祖,抛开这一前提 肆意吹嘘角动量守恒而闭口不提定轴二字;即便被人质问也照样装聋作哑。

  可 深究起来:既然定轴收到来自外约束体的作用或作用力F,那么该外约束体同样也会受到来自定轴的

反作用或反作用力-F'!

 那么这个-F'的效果是什么呢?就连再严谨的教科书也是语焉不详啰!照本宣科的南郭先生们自然也就乐得依葫芦画瓢啦!——谁会自己揭自己的短呢?

——既然定轴与外约束体之间存在作用与反作用,那么就等于默认:

只有当外力存在而且发挥作用时:角动量守恒才成立! 

 

 

 

 

 

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[楼主]  [2楼]  作者:无底板潜艇  发表时间: 2014/06/22 22:46 

任凭风吹雨打,它自岿然不动!——定轴之所以能老僧入定,全亏了外约束体的暗中帮助哟!

奇怪的是受益之后的角动量守恒的信徒们却过河拆桥,翻脸比翻书还快。矢口否认任何外力的参与!

言必称“定轴”的目的其实很单纯:避免考虑轴及饶轴旋转的圆盘的平动而已!


殊不知,正是这种一厢情愿把真相给严严实实地遮盖了起来。


靠谎言与刻意掩盖支撑的东西迟早会摔得粉身碎骨!
 [3楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2014/06/23 14:48 

"外约束力"与定轴之间有力的作用,但是外约束力不影响定轴体系的角动量(因为外约束力方向是穿过定轴的,力矩为零)。外约束力只是起了一个固定定轴的作用。但角动量守恒并不一定要有“外约束”条件。如两个互相环绕的天体(它们其实以它们的共同质心为中心做圆周运动。这个共同质心在两个天体连线上). 这时,不需要其它外部约束来固定定轴。两个天体的总角动量也是守恒的。
 [4楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2014/06/23 14:48 

"外约束力"与定轴之间有力的作用,但是外约束力不影响定轴体系的角动量(因为外约束力方向是穿过定轴的,力矩为零)。外约束力只是起了一个固定定轴的作用。但角动量守恒并不一定要有“外约束”条件。如两个互相环绕的天体(它们其实以它们的共同质心为中心做圆周运动。这个共同质心在两个天体连线上). 这时,不需要其它外部约束来固定定轴。两个天体的总角动量也是守恒的。
[楼主]  [5楼]  作者:无底板潜艇  发表时间: 2014/06/23 19:24 

好一个沈博士!

“角动量守恒并不一定要有“外约束”条件”——没有外约束,哪来的定轴呢?

外约束力虽然力矩为零,但它阻止了轴的平动,功不可没;

有平动、与没有平动,能量分配的效果必定截然不同!

在能量总量一定的大前提下,如果有平动发生,那么平动动能就会占去一定的份额,转动动能就不得不忍痛割爱。

那么请问沈博士:

您还坚持不管有没有外约束的参与,角动量的大小都会是同一个数值么?

至于天体互绕问题,则有另一个前提不容忽视:

其中任意一个不得是气态、或液态星球!

否则,你就成功地将角动量守恒定律从仅仅适用于刚体而轻松一跃、将其推广到了非刚体(系)啰!
——您准备好了接受这份莫大的荣誉么?
 [6楼]  作者:王普霖  发表时间: 2014/06/23 21:00 

无底板潜艇先生:
沈先生在这点上一点儿都没错。错的是你对角动量的理解。角动量守恒确实是对转动物体说的,转动物体也确实要有个轴。但这个轴绝不是你想像中的车轴那类的轴,它完全可以是不存在的假想轴。这个轴也完全可以不需要什么支持力,这个轴也完全可以进行转动或平动,但完全不违反交动量守恒。
动量守恒和角动量守恒都是符合牛顿第三定律的,任何违例你都找不出。
[楼主]  [7楼]  作者:无底板潜艇  发表时间: 2014/06/23 21:21 

可怜的普霖先生:你还真是人有多大胆,地就会有多大产。

连教科书都心甘情愿时刻不忘给自己戴两个紧箍咒出来露脸,你倒好:轻描淡写地就把它们摘掉扔到九霄云外!

请问:你真觉得自己得到了观音菩萨私授的解箍咒么?

如果没有做过实验,我会浪费时间在这儿与有识之士定向讨论么?
 [8楼]  作者:王普霖  发表时间: 2014/06/23 21:33 

对[7楼]说:
你根本不用把教科书拿出来炫耀。那些编教科书的人,水平不见得在我之上。

平动有平动的分量、转动有转动的分量。你连这点都掰扯不清,谈何定向讨论呢?
 [9楼]  作者:王普霖  发表时间: 2014/06/23 21:39 

你有什么实验?不妨拿出来晒一晒。你不明白的地方,说不定这里明白的人有的是呢。
 [10楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2014/06/23 21:46 

对【5楼】说:

“角动量守恒并不一定要有“外约束”条件”——没有外约束,哪来的定轴呢?

=========

SHEN RE: 它们的质心是不动的,符合定轴的条件。

 [11楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2014/06/23 21:48 

至于天体互绕问题,则有另一个前提不容忽视:
其中任意一个不得是气态、或液态星球!
===========
SHEN RE: 气态也可以定义角动量的(每个分子都可以定义角动量)。
[楼主]  [12楼]  作者:无底板潜艇  发表时间: 2014/06/23 21:59 

岂止我一个人有实验佐证。
你在网上搜一搜,哈尔滨的庾广善先生,邯郸的张建军先生,都先后公布过视频。
至于有人死活不肯承认,甚至故意歪解,那倒是属于见仁见智了。

以前我一直认为可能是我孤陋寡闻,也许吐沫横飞的诸位大师们真有什么杀手锏是我没见识过的。

几番交锋过后,才知道原来金玉其外的学术界实际上是由多如牛毛的南郭先生和无头苍蝇们所把持的。
不求甚解、照本宣科、掩耳盗铃、信口开河蔚然成风。

对明摆摆的事实却添油加醋胡乱歪解,误人误己。连教科书的标准阐述都敢把它捏成橡皮泥,今天往左边掰,
明天往右边扯;为了自圆其说无所不用其极,着实让人顿生反感。

一百多年前就已经问世的炮口制退器就是铁证。至于你承不承认,那只与你的嗅觉与悟性有关,我没有兴趣
过多评价,也不屑于打扰你的美梦。
 [13楼]  作者:王普霖  发表时间: 2014/06/24 03:02 

为什么教科书中对角动量守恒和动量守恒提出了一些限制,那是从没有人彻底吃透它,因此为了谨慎,才谨小慎微地说话。其实也是对某些实验的分析不到位所致。也就造成了没有人敢于站出来大张旗鼓地宣扬角动量守恒适合任何系统的现状。也就造成了一些人,包括你、马天平先生、视频中做实验的先生、还有在座的某些人士对否定角动量守恒存在侥幸心里。这体现出的都是拿不准的表现。也是现有教材没有确定立场的表现。如果在教科书中彻底明确了,也就没有人再研究这个问题了、再为这事耿耿于怀了。
 [14楼]  作者:王普霖  发表时间: 2014/06/24 06:08 

对[12楼]说:
庾广善先生的视频我看过了。别人看不出的问题,我能看出来。两个车相撞之前称的质量差不多,几乎相等。碰撞后两车速度不一样是吧?你们大家都看不出毛病吧?
 [15楼]  作者:王普霖  发表时间: 2014/06/24 06:08 

对[12楼]说:
我还以为你有什么实验呢?在角动量上面,我还没见到有谁拿出没有异议的实验呢?道听途说是要不得的。本论坛就有很多人声称否定角动量守恒了呢?一次又一次的,哪个见真章了?连大名鼎鼎的朱老师也对守恒有疑问呢。有疑问归有疑问,谁都有这个权利,但你要提出你的疑问,一定要给出了实例说明,分析论证。或者数学推算,错了都不要紧,但不能凭空下结论。物理物理,讲的是物的机理、道理、原理,不是你想随意指责谁的理论就指责谁的理论。阴阳怪气地发言在此论坛你是首屈一指的,十句话中想听到一句有用的则难上加难。
 [16楼]  作者:王普霖  发表时间: 2014/06/24 06:31 

自从我发的《角动量平行轴定理,征求反对意见》帖子以来,遇到很多不同意见:
马国梁先生认为:大学物理学早就有了。
事实上大学物理并没有,有的只是转动惯量的平行轴定理。

但是马国梁先生说的对不对呢?有对的成分。这就是很多人、很多物理工作者在默认地使用这个定理,但没有作为定理提出来。比如对太阳系角动量的计算、量子力学中对各量子数的计算等等,都在默默使用着。但就是没有人明目张胆提出一个肯定的判断:角动量守恒适合一切物质系统。

你是第二位站出来反对的、马天平先生是第三位出来反对的、jiuguang是第四位站出来,指出现有教科书中确实没有明确观点。朱顶余老师是第五位站出来的,他没有对我的观点置可否,但是对马天平先生的实验看出了问题,知道错误根源,虽然他没说。
 [17楼]  作者:王普霖  发表时间: 2014/06/24 06:31 

你所有的违例都是建立在不完全分析基础上的错误结论,你一个没有漏洞的实验也找不到。我正在审核之中的帖子就对你所举之例给出了答复。
 [18楼]  作者:王普霖  发表时间: 2014/06/24 06:38 

关于炮口制退器并不能支持你的动量不守恒。只能说你并不懂动量守恒。

我给你分析:
一个炮弹,由三部分质量组成:较轻的弹壳、重的火药和重的弹头,比如分别为5千克m1=15千克、m2=20千克。

在炮筒中点燃火药后,弹壳和炮身固定在一起并不动,它的质量对炮身没什么贡献,可以忽略。设炮身质量为M=1000千克,火药在弹壳中点燃产生15千克的膨胀气体,该气体为压缩气体,推动弹头往炮口行进。

设炮弹出膛瞬间的速度为v=600米/秒,压缩气体的速度为v/2。为什么说压缩气体的速度是v/2呢?因为炮管长度是L,为简单计,不计算炮弹原长度。那么炮弹头在时间t内走到炮口的速度是v=L/t。而压缩气体是充满了炮筒的,重心在L/2处,因此认为气体的速度是炮弹头速度的一半。未出膛时,有动量守恒MV=m1v/2+m2v,炮身后坐速度是
V=(m1v/2+m2v)/M=(15*600/2+20*600)/1000=16.5米/秒。当然这个速度只持续很短时间就会被消耗掉。但是炮膛内气体压力很高,炮弹出膛后,气体失去弹头的阻力,会以更高的速度喷射出来,比如速度达到5倍炮弹速度。这时根据动量守恒,MV=5m1v+m2v,V=(5m1v+m2v)/M=(5*15*600+20*600)/1000=57米/秒。可见炮弹出膛以后和出膛以前的后坐力相差悬殊。
制退器的作用是在炮弹头出膛之前一瞬间,把炮筒中的气体释放掉,因为这时还没有产生更大的反坐力。而四散的气体并不产生向后的反坐力。避免了57秒/米的反坐速度。这里恰巧用到的就是动量守恒原理。不产生和炮弹同方向的高速气体喷出。因而减小后坐力。

我们知道,火箭喷出气体,产生反作用力,使火箭加速上升。火箭的喷火口一定要做得很小。同样是每秒产生并喷出1000立方米的气体,1平方米喷火口面积产生的推力和0.01平方米产生的推力是不一样的。前者的推力是F1=mv/t,后者产生的推力是F2=m(100v)/t=100F1。
 [19楼]  作者:王普霖  发表时间: 2014/06/24 06:56 

我告诉你:
两个车的受力时间是不一样的。拿那个小一点的带弹簧和撞击块的来说,它由车体、弹簧和撞击块组成。暂时不考虑弹簧的质量,可以把小车看作车体m1和撞击块m2两部分。在把弹簧压紧后,小车静止状态时释放弹簧,弹簧推理使车体和撞击块分开,具有m1v1+m2v2=0。这就是说,单独的车在释放弹簧时、撞击块未到达限位点前一瞬间,车体和撞击块都已经有了速度。早已有了v1≠0、v2≠0。明白了吗?
这时撞击块撞击到限位点后,完成本车的一次撞击,又有了一次m1v1+m2v2=0。小车车体又受到一次相反的撞击,使它又回到平衡点,小车总动量守恒。

现场的实验不是单独的小车151克,而是还有一个大车153克。两车分离是撞击块所为。
在弹簧压紧时,先把两车对在一起双双静止。这时开始释放弹簧。要知道,撞击块此时离大车很远,远远撞击不到大车。小车系统先保持动量守恒m1v1+m2v2=0,车体先受弹簧力运动了,撞击块也受弹簧力运动了。在撞击块未撞击到大车上之前,早已有了v1≠0、v2≠0。此后,撞击块未撞击到限位点上,而是撞击到大车上了,大车受力仅仅是和撞击块碰撞一瞬间的的事,而小车车体早在碰撞前已加速很久。碰撞瞬间,相互之间还有受力,撞击块把原本应该作用在限位点上的力施加到大车上了。因此小车得到的动量大于大车的动量。这里丝毫没有违反动量守恒定律,而是你和他的力学分析不到位。
 [20楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2014/06/24 08:27 

在角动量守恒与力矩的定义上,定轴和支点,都可以是抽象的,不需要是具体有形的。
一个粒子在运动,如果它是自由的,那么它相对于空间任何一点定义出来的角动量都是守恒的。所谓“定轴”,意义不在“轴”上,而是在“定”上,即对于确定的一点(定点),可以定义确定的角动量。你简单画一画图,一个匀速直线运动的粒子,设定点到轨迹的垂线长度为b,那么角动量就是mvb。以后粒子无论运动到多少远(只要是匀速直线运动),这个粒子相对于该定点的角动量永远是mvb,因为粒子与定点的连线长度在刚才垂线上的投影始终是b。

一楼中的问题,里面有不少误解与曲解。角动量守恒是可以用到单个粒子中去的,而不是仅仅只对于刚体。定轴和支点,都可以是抽象的。
[楼主]  [21楼]  作者:无底板潜艇  发表时间: 2014/06/24 21:12 

普霖先生还不服气么?

看你又会如何歪解下面这个小例子。

你站在小船A船头,右手向右伸直,朝右边开一枪。子弹向右飞,小船载着你绕竖直轴逆时针方向旋转——没错:角动量守恒。

如果子弹嵌入另一艘小船B的尾部,使得B同样绕竖直轴逆时针方向旋转——显然:这一嵌入过程同样遵守角动量守恒,没有任何人会说不。

问题是:
开枪前,总角动量是零,而最后两艘小船滴溜溜转得欢——莫非你想告诉我:A船与B船的角动量相加等于零么?

拜托:想好了再回答。
 [22楼]  作者:王普霖  发表时间: 2014/06/24 21:34 

你这个问题根本不用想。你是不是觉得自己发现新大陆了?你回去看看新能源新科技的帖子,和你这个如出一辙的两个齿轮相撞的图。看看就知道了。
 [23楼]  作者:新能源新科技3  发表时间: 2014/06/24 21:48 

最后两艘小船,分别绕系统质心,产生顺时针的动量,形成顺时针的角动量。
 [24楼]  作者:新能源新科技3  发表时间: 2014/06/24 21:48 



刚刚看到,吃惊了。仔细想了想,结果,
最后两艘小船,分别绕系统质心,产生顺时针的动量,形成顺时针的角动量。
 [25楼]  作者:新能源新科技3  发表时间: 2014/06/24 21:49 

偶然到这里看看。
 [26楼]  作者:王普霖  发表时间: 2014/06/24 21:49 

对[23楼]说:
完全正确!
 [27楼]  作者:新能源新科技3  发表时间: 2014/06/24 21:52 

冰块碰撞实验,增加理解力。
[楼主]  [28楼]  作者:无底板潜艇  发表时间: 2014/06/24 22:01 

你们两个都是神仙级别的人物哟!
你只需要回答:“最后两艘小船都朝逆时针方向滴溜溜转:他们的角动量之和等于零?、还是不等于零?”
 [29楼]  作者:王普霖  发表时间: 2014/06/24 22:12 

新能源新科技3先生已经就这个问题做了正确回答。他出师了。

两个小船的自转角动量相加固然不为零,但是它们产生了围绕它们共同质心的公转角动量可是顺时针的。这个角动量也要加上去。总角动量依然为零。
[楼主]  [30楼]  作者:无底板潜艇  发表时间: 2014/06/24 22:25 

两个刚性粒子对心碰撞时,动量守恒定律永远是正确的,这一点无需置疑;

至于两个皮球,特别是硬度不同的皮球对心碰撞时,情况复杂得多,肯定存在争议,以后再谈;

两个大小不一的刚性粒子偏心碰撞时,单纯考察动量、或角动量,都会失之偏颇。如果是定轴,则只需用角动量守恒来解决;如果不是定轴,平动动量的改变幅度取决于偏心度:综合起来考虑,动量守恒与角动量守恒似乎也无懈可击。

但是沈博士忘了:大量的、作无序运动的粒子频繁撞击时,用以此类推的简单思维来处理,就会掩盖真相。

1,绕X轴的角动量与绕Y轴的角动量如何计算其代数和呢?似乎还没有哪位大神吃过这个螃蟹;

2,两个同样的小粒子相撞后分离,假如其中一个a往X方向运动,具有mv,另一个b往-X方向运动,视为-mv。
随后a撞向某大粒子A,使A绕Y轴逆时针旋转;而b撞向另一大粒子B(假设A与B同款,且原来都静止、悬浮),使得B绕Z轴旋转(至于是顺时针还是逆时针已经无关紧要了)
请问:

面对两个及两个以上的定轴时,哪位大神有足够的的底气敢说自己对这一些粒子碰撞前后的动量、角动量的改变量可以一五一十地说得清道得明呢?

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