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自旋实验题:是动量不守恒还是能量不守恒?
[楼主] 作者:宇观系统论  发表时间:2004/11/18 10:42
点击:828次

在一个光滑的水平面上做下列实验:

在滑板A上对称地固定有两个可以自由转动的半径为R的转轮,转轴的摩擦可忽略。在滑板B上站着一个人。假设A、B滑板的质量都是M,人的质量=两个转轮的质量=m.

从静止开始,B滑板上的人用同样大小的恒力F从相同的水平方向上同时推动A滑板上的两个转轮使它们往相反的方向转动(或希望能使它们转动),推动力与转轮的边缘相切。

问题:1. 滑板A B的运动速度(大小)是否相等?为什么?

          2. 转轮是否会转动?为什么?若转轮能转动,角速度是多少?

          3. 在上述过程中动量和能量是否都守恒?为什么?

          4. 将A和B固定在一定重复上述实验过程,结果又怎样?

各位高手实际算一算。但愿没有难住你们。若难住你们的话就动手做一做这一实验。

skatingboard

站在另一滑板上对该转轮滑板上的转轮施加推动力使滑板运动,转轮同时产生旋转运动。

 



※※※※※※
黄氏时空由光频多普勒红移定义可变时间单位秒t = t' squart[(C - V)/(C + V)].时间秒的变化导致了可变光速C = C'squart[(C-V)/(C+V)].光速的变化导致了可变距离单位米l = l' squart[(C + V)/(C - V)].黄氏自旋衰变相互作用模型:引力=动量变化率,电磁力=角动量变化率
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 [2楼]  作者:正和  发表时间: 2004/11/18 11:11 

看不明白。简化或抽象得不够。
自旋实验题:是动量不守恒还是能量不守恒?
 [3楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/11/18 11:30 

没说清楚。最好用图示补充说明。
自旋实验题:是动量不守恒还是能量不守恒?
[楼主]  [4楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2004/11/18 11:30 

一般是直接推动滑板,现在只改为推动滑板上的转轮使滑板运动呀


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黄氏时空由光频多普勒红移定义可变时间单位秒t = t' squart[(C - V)/(C + V)].时间秒的变化导致了可变光速C = C'squart[(C-V)/(C+V)].光速的变化导致了可变距离单位米l = l' squart[(C + V)/(C - V)].黄氏自旋衰变相互作用模型:引力=动量变化率,电磁力=角动量变化率
[楼主]  [5楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2004/11/18 11:32 

从滑板B上推动滑板A上的转轮使滑板运动。


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黄氏时空由光频多普勒红移定义可变时间单位秒t = t' squart[(C - V)/(C + V)].时间秒的变化导致了可变光速C = C'squart[(C-V)/(C+V)].光速的变化导致了可变距离单位米l = l' squart[(C + V)/(C - V)].黄氏自旋衰变相互作用模型:引力=动量变化率,电磁力=角动量变化率
 [6楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/11/18 12:04 

明白您的意思了,但是问题提得似乎不够严谨。推转轮的力能大小相等吗?您想想,您是怎么推转轮的?
[楼主]  [7楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2004/11/18 12:12 

力的大小相等只是条件。现实要相等也不难呀


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黄氏时空由光频多普勒红移定义可变时间单位秒t = t' squart[(C - V)/(C + V)].时间秒的变化导致了可变光速C = C'squart[(C-V)/(C+V)].光速的变化导致了可变距离单位米l = l' squart[(C + V)/(C - V)].黄氏自旋衰变相互作用模型:引力=动量变化率,电磁力=角动量变化率
[楼主]  [8楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2004/11/18 12:14 

用两个转轮是为了防止滑板整体转动


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 [9楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/11/18 12:15 

您最好先动手体验一下:推滑板和推转轮的感觉是否一样?
自旋实验题:是动量不守恒还是能量不守恒?
[楼主]  [10楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2004/11/18 12:17 

肯定不一样嘛。在我的楼顶上就放着这一实验工具


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黄氏时空由光频多普勒红移定义可变时间单位秒t = t' squart[(C - V)/(C + V)].时间秒的变化导致了可变光速C = C'squart[(C-V)/(C+V)].光速的变化导致了可变距离单位米l = l' squart[(C + V)/(C - V)].黄氏自旋衰变相互作用模型:引力=动量变化率,电磁力=角动量变化率
 [11楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/11/18 12:42 

既然您知道不一样,怎么还如此出题?不两拧吗?
自旋实验题:是动量不守恒还是能量不守恒?
[楼主]  [12楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2004/11/18 13:04 

现在要计算推动转轮的动力学问题呀


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 [13楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/11/18 13:09 

回复:您的命题属于胡乱逻辑?

从静止开始,B滑板上的人用同样大小的恒力F从相同的水平方向上同时推动A滑板上的两个转轮使它们往相反的方向转动(或希望能使它们转动),推动力与转轮的边缘相切。

力F不可能是恒力


 [14楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/11/18 13:19 

回答您的问题

在一个光滑的水平面上做下列实验:


在滑板A上对称地固定有两个可以自由转动的半径为R的转轮,转轴的摩擦可忽略。在滑板B上站着一个人。假设A、B滑板的质量都是M,人的质量=两个转轮的质量=m.


从静止开始,B滑板上的人用同样大小的恒力F从相同的水平方向上同时推动A滑板上的两个转轮使它们往相反的方向转动(或希望能使它们转动),推动力与转轮的边缘相切。


问题:1. 滑板A B的运动速度是否相等?两滑板保持静止状态。为什么?


          2. 转轮是否会转动?当然转动。为什么?若转轮能转动,角速度是多少?两个转轮的角速度必须大小相等,方向相反。


          3. 在上述过程中动量和能量是否都守恒?当然守恒。为什么?


          4. 将A和B固定在一定重复上述实验过程,结果又怎样?完全一样。


各位高手实际算一算。但愿没有难住你们。若难住你们的话就动手做一做这一实验。

[楼主]  [15楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2004/11/18 13:36 

不要想当然,请实际算一算
为什么不用公式表示出来呢? 其中悬念在于用力推动转轮以便使滑板运动。

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黄氏时空由光频多普勒红移定义可变时间单位秒t = t' squart[(C - V)/(C + V)].时间秒的变化导致了可变光速C = C'squart[(C-V)/(C+V)].光速的变化导致了可变距离单位米l = l' squart[(C + V)/(C - V)].黄氏自旋衰变相互作用模型:引力=动量变化率,电磁力=角动量变化率
 [16楼]  作者:正和  发表时间: 2004/11/18 14:09 

动量当然是守恒的。动能显然不守恒,总能量当然守恒(考虑推动滑轮的人的内能减少)。
自旋实验题:是动量不守恒还是能量不守恒?
[楼主]  [17楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2004/11/18 14:22 

推导过程?作用力和反作用力做功是否相同?


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黄氏时空由光频多普勒红移定义可变时间单位秒t = t' squart[(C - V)/(C + V)].时间秒的变化导致了可变光速C = C'squart[(C-V)/(C+V)].光速的变化导致了可变距离单位米l = l' squart[(C + V)/(C - V)].黄氏自旋衰变相互作用模型:引力=动量变化率,电磁力=角动量变化率
[楼主]  [18楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2004/11/18 15:19 

滑板示意图

                       skatingboard 站在另一滑板上对该转轮滑板上的转轮施加推动力使滑板运动,转轮同时产生旋转运动。 传统物理学中的问题是:动量增加=冲量=Ft A和B之间的F必定相同,作用时间t也必定相同,所以,如果A和B的动量守恒的话,是什么力对转轮做功呢? 别小看这一小题,要彻底弄通它会让许多人发疯的。



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黄氏时空由光频多普勒红移定义可变时间单位秒t = t' squart[(C - V)/(C + V)].时间秒的变化导致了可变光速C = C'squart[(C-V)/(C+V)].光速的变化导致了可变距离单位米l = l' squart[(C + V)/(C - V)].黄氏自旋衰变相互作用模型:引力=动量变化率,电磁力=角动量变化率
 [19楼]  作者:正和  发表时间: 2004/11/18 16:16 

想不到宇观系统论的神经这么脆弱。我来解除你发疯的可能。
手施加给定滑轮的合力为F,受到的反作用力为-F,作用力做功为W=FS,反作用力做功为w=-F*(-s)=Fs。设“人板”系统质量等于“轮板”系统质量,则有S>s(注意S是力的作用点的移动量,由于滑轮的转动,作用点的位移量比轮轴的平移量大),因此作用力F做功多,反作用力-F做功少,即W>w,故“轮板”总动能(平动+转动)较“人板”总动能大。

对“轮板”系统进行分析,则有轮对板的作用力f,板对轮的反作用力-f。F,-f形成令滑轮转动加速的力矩,而F+(-f)形成滑轮平动加速的力,f则成为滑板加速的力,有(F-f)/M=f/M

 [20楼]  作者:正和  发表时间: 2004/11/18 16:57 

至于(F,-f)形成的力矩M产生多大的角加速度,则由滑轮转动惯量J决定,aw=M/J。
根据这两帖,完整的公式解宇观先生应当能得出来了吧?
[楼主]  [21楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2004/11/18 16:58 

看来转轮还是等于不转动了吧?

手施加给定滑轮的合力为F,受到的反作用力为-F,作用力做功为W=FS,反作用力做功为w=-F*(-s)=Fs。设“人板”系统质量等于“轮板”系统质量,则有S>s(注意S是力的作用点的移动量,由于滑轮的转动,作用点的位移量比轮轴的平移量大),因此作用力F做功多,反作用力-F做功少,即W>w,故“轮板”总动能(平动+转动)较“人板”总动能大。

对“轮板”系统进行分析,则有轮对板的作用力f,板对轮的反作用力-f。F,-f形成令滑轮转动加速的力矩,而F+(-f)形成滑轮平动加速的力,f则成为滑板加速的力,有(F-f)/M=f/M

你的这一式子与转轮固定不动时的情形完全相同。那么,转轮的转动力矩是多大呢?难道就是FR或随便一个什么值都行了吗?(转轮的半径为R,质量为m),单考虑上面的问题的话,我还没有发疯。

                                                



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 [22楼]  作者:正和  发表时间: 2004/11/18 17:02 

按标准圆盘求出转轮转动惯量或定义转动惯量为已知就行了嘛。
自旋实验题:是动量不守恒还是能量不守恒?
[楼主]  [23楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2004/11/18 17:03 

力矩是M=(F-f)R?


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[楼主]  [24楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2004/11/18 17:11 

当滑板的质量=0,即把两个转轮置于无引力的空间时,转轮还转动吗?


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 [25楼]  作者:正和  发表时间: 2004/11/18 17:30 

又考虑了一下

转轮的转动惯量大小不影响滑板的运动,但影响做功总量。

对转轮的力矩恰好为FR。(F,-f)不能按滑轮固定来算力矩,因为滑轮在平动加速,产生惯性力f-F,因此最后等效于中心受力-F,与F一起作用在R的两端。

角加度速aw=FR/J,因此转动惯量J越小,角加速度越大,最后的转动能能Er=1/2Jw2就越大。

 [26楼]  作者:正和  发表时间: 2004/11/18 17:33 

不是,而是FR。见楼上帖“又考虑了一下”。
自旋实验题:是动量不守恒还是能量不守恒?
 [27楼]  作者:正和  发表时间: 2004/11/18 17:33 

当然转动。
自旋实验题:是动量不守恒还是能量不守恒?
 [28楼]  作者:guofengjun  发表时间: 2004/11/18 17:57 

正和的回答是正确的!不知道宇观系统论认为应该出现如何结果?
自旋实验题:是动量不守恒还是能量不守恒?
[楼主]  [29楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2004/11/18 18:21 

总结一下就是:

不管转轮转动惯量大小,使转轮加速转动的力=转轮系统平动加速的力=F

这个结论绝对没有问题吗?



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黄氏时空由光频多普勒红移定义可变时间单位秒t = t' squart[(C - V)/(C + V)].时间秒的变化导致了可变光速C = C'squart[(C-V)/(C+V)].光速的变化导致了可变距离单位米l = l' squart[(C + V)/(C - V)].黄氏自旋衰变相互作用模型:引力=动量变化率,电磁力=角动量变化率
[楼主]  [30楼]  作者:宇观系统论  发表时间: 2004/11/18 18:42 

我是寻找自旋粒子的动力学描述途径

你没有发现这与粒子在电磁力下加速的过程有联系吗?

通过这我至少可以解释粒子的能量为什么是MC^2而不是它的一半。因为: 平动能量+自旋动能=MC^2

这是我的自旋衰变模型的起点。



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