偏心轮被啮合,不遵守角动量守恒定律(3)
原创作者 马天平(地址 新郑市)
(2017-09-20)
一、
参考图A,偏心轮转台。(来源于互联网上的课件截图,经过了修改)。
假设,对于参考点O,台(或底盘)是对称的,轮是偏心的轮,与人组成偏心轮转台系统,
初始静止。
根据惯性定律,对于参考点O,孤立静止的偏心轮转台系统,系统质心位置将始终保持不变。
1、
根据惯性定律,对于参考点O,系统质心位置将保持不变。
因此,人扭动偏心飞轮,将使轮轴上下两端分别绕系统质心圆周运动(即公转、或者圆锥运动)、使飞轮和台反向自转。
根据动量守恒定律,对于参考点O,偏心飞轮的转动产生的动量(变化),使台(或底盘)绕系统质心反向运动(其中系统质心静止)。
因此,对于参考点O,轮轴的上下两端绕系统质心将获得相同的公转角速度。
由于,飞轮和台反向自转的角速度,方向不断地变化,轮轴上下两端绕系统质心的角速度方向不变。
所以,对于参考点O,角动量不守恒。
如果认为,飞轮和台反向自转的角动量,可以相互抵消。
则,轮轴上下两端绕系统质心的角动量仍然没有被抵消。
所以,对于参考点O,角动量不守恒。
2、
如果认为,飞轮和台反向自转的角动量,可以相互抵消。
则,轮轴上下两端绕系统质心的角动量仍然没有被抵消。
所以,对于参考点O,角动量不守恒。
3、
对于轮的轴,人扭动偏心飞轮,使轴受到两个大小相等方向相反的力矩。
所以,飞轮和台反向自转的角动量,合计为零。
所以,对于参考点O,偏心轮转台的自转角动量为零。
对于参考点O,人扭动偏心飞轮,使偏心轮的偏心部分对轴产生拉力,因此使轮轴上下两端绕系统质心公转的角动量不为零(或者轨道角动量不为零)。
所以,对于参考点O,角动量不守恒。
4、
如果坚持认为,偏心轮转台系统,角动量守恒。
那么,对于参考点O,请问,
偏心轮的偏心部分对轴有没有产生不对称的拉力?
飞轮和台反向自转的角动量,是否合计为零?
轮轴上下两端,是否绕系统质心公转或者圆锥运动?
为什么教科书没有使用偏心轮转台,来说明角动量守恒?
二、
相似道理,
在惯性系看,如果对称飞轮与偏心轮共轴,对称飞轮具有初始角速度,偏心轮初始静止,然后进行啮合。
那么,偏心轮将使轴受到不对称的拉力,使轴绕系统质心转动。
因此,角动量不守恒。
图B、偏心轮。(来源于互联网上的课件截图,经过了修改)。
三、
相似道理,比如,假设有一个共轴的偏心轮(作为转子)电机系统,系统的质心没有在轴上,定子与电源系统固定在一起,初始静止的电机轴位于惯性系K的y轴。
当系统从静止(角动量为零)开始启动,使定子与偏心轮相对反向自转。
那么,由于偏心轮对轴会产生不对称的离心力或者拉力,使轴绕系统质心转动而倾斜。
即,在y轴上,电机轴将绕系统质心转动而倾斜。
偏心轮电机系统,如果绕轴的自转角动量合计为零。
那么,由于绕系统质心转动的角动量不为零,就会使角动量不守恒。
所以,偏心轮电机系统的角动量不守恒。
偏心轮电机系统,如果绕轴的自转角动量合计不为零。
那么,由于绕系统质心转动的角动量方向不变,但是绕轴的自转角动量方向在变化,就会使系统的角动量不守恒;
或者由于,绕轴的角动量,与绕系统质心转动的角动量,方向不能重叠,因此不能抵消,就会使系统的角动量不守恒。
所以,偏心轮电机系统的角动量不守恒。
因此,对于惯性系K或者参考点O,偏心轮电机系统的角动量不守恒。
结论:
质点系的动量矩守恒定律存在例外、质点系的动量矩定理存在例外、角动量守恒定律存在例外。