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关于陀螺——答久广、和满、建其、ccxdl
[楼主] 作者:正和  发表时间:2005/01/24 10:08
点击:268次

久广似乎只知道平动平衡(动量不变),不知道转动平衡(角动量不变)。机械陀螺不受外力矩或所受合力矩为零时,就是转动平衡的,角速度和转轴指向都不变,所以可用于制导。其实没有理想的不受外力矩的物体,所以机械陀螺、天体的自转轴都会进动。转速越高(角动量越大)在同样大小的外力矩作用下进动就越慢。

建其的回答正确,但太粗略,使一些人混淆了公转平衡(公转角动量不变,包括轨道平面不变)与自转平衡(自转角动量不变,包括自转轴指向不变),以至连和满也认为若行星不自转连公转轨道都不能稳定。

ccxdl的双球模型只是自找麻烦,把一个抽象的角动量分析问题搞得那么复杂,离心力在这里根本不是本质。

最后,窃以为建其也犯了一点小错误,就是行星轨道不是稳定平衡,而是随遇平衡,施加一点扰动,轨道就改变,即使扰动撤销,行星也是稳定停留在新的轨道上。而机械陀螺,是什么平衡就不一定。儿时玩的地面上转的陀螺是不稳定平衡,因重力矩随着陀螺偏离垂直是越来越大的,而且其趋势并非使陀螺恢复垂直(严格说来只产生进动,没有让倾角加大或减小的趋势,但与磨擦阻尼矩结合就产生扩大偏角的趋势);加上与地面接触点并非点接触,存在负的磨擦力矩,空气也施加了负的磨擦力矩,这是陀螺最终会倒下的关键。

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 [2楼]  作者:ccxdl  发表时间: 2005/01/24 11:41 

离心力不是作用在小球上,你连基本概念都不对!

离心力不是作用在小球上,正和连基本概念都不对!

JQS的解释更是在乱联系。回家做一只陀螺玩一玩,当你用鞭子抽陀螺转动时,它受到的扰动还小吗?只要陀螺偏心很小,转动速度达到足够高,它就能保持站立状态。

ccxdl

[楼主]  [3楼]  作者:正和  发表时间: 2005/01/24 11:46 

唉~抽陀螺的主要效果不是扰动,而是定向补充垂直角动量,如果
陀螺偏得太厉害“抽”还有扶正作用。可见你小时候没亲自玩过陀螺。知道反抽可让陀螺立马倒下吗?
 [4楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2005/01/24 12:26 

动量矩守恒问题不能理解为平衡或稳定。正和距正确结果已经很近了,希望大家再努力一下

建其将问题归类于稳定问题显然是不对的,特别是轨道问题。正和的转动平衡应该没问题,但只适用于圆轨道。如果将动量矩不变称为平衡就不妥了,按此说法双曲线,抛物线轨道都是平衡的,那也就没有不平衡了。

正和已经注意到了,玩的陀螺在重心偏离垂线时,不会直接倒下来,而是产生进动。并且提到了角动量,当然根据力学定义称为动量矩更好一些。这已经很接近正确结果了。希望大家再努力一把。

 

 [5楼]  作者:和满  发表时间: 2005/01/24 12:27 

对不起,这个问题我还是不懂:离心力不是作用在小球上?
那作用在哪里?离心力不是向心力反作用力吗?
[楼主]  [6楼]  作者:正和  发表时间: 2005/01/24 12:43 

我疏忽了一点,接受久广的指正

建其将问题归类于稳定问题显然是不对的,特别是轨道问题。正和的转动平衡应该没问题,但只适用于圆轨道。如果将动量矩不变称为平衡就不妥了,按此说法双曲线,抛物线轨道都是平衡的,那也就没有不平衡了。

//我疏忽了一点,“平衡”通常是针对刚体(包括质点)运动问题或非刚体的静力问题而言的,两星体系不是刚体,也不是静止的,即使不受外力作用,也不宜称之为平衡,所以即使圆轨道也不宜称之为平衡。在这一点上久广是对的。

正和已经注意到了,玩的陀螺在重心偏离垂线时,不会直接倒下来,而是产生进动。并且提到了角动量,当然根据力学定义称为动量矩更好一些。这已经很接近正确结果了。希望大家再努力一把。

//角动量和动量矩是同一物理量的不同提法。

 [7楼]  作者:和满  发表时间: 2005/01/24 13:01 

角动量和动量矩是同一物理量的不同提法。??
有动量矩不一定就有角动量。角速度去哪里了?
[楼主]  [8楼]  作者:正和  发表时间: 2005/01/24 13:03 

好奇:什么物体有动量矩没有角动量?
关于陀螺——答久广、和满、建其、ccxdl
[楼主]  [9楼]  作者:正和  发表时间: 2005/01/24 13:09 

三人成虎啊,我差点都以为大街上有老虎了。google了一下,角动量与动量矩确实是一个东东
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[楼主]  [10楼]  作者:正和  发表时间: 2005/01/24 13:15 

请ccxdl对比一下61332,61344帖与本人61374帖对久广断线陀螺问题的迥异答案
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 [11楼]  作者:和满  发表时间: 2005/01/24 13:21 

555。难道我一直都错了?
角动量不是动量矩X角速度吗?我一直用“旋转杠杆”处理转动问题的。
 [12楼]  作者:和满  发表时间: 2005/01/24 13:24 

请问“google”是什么意思?
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[楼主]  [13楼]  作者:正和  发表时间: 2005/01/24 13:31 

原来你说的“动量矩”是指“转动惯量(惯性矩)”,错也!
www.google.com是最有名的搜索引擎。
 [14楼]  作者:和满  发表时间: 2005/01/24 13:54 

那为什么名字中要带“矩”呀?
“矩”好象是标量的特征。不知道最早翻译成中文的人,怎么想的?我猜不出来。
[楼主]  [15楼]  作者:正和  发表时间: 2005/01/24 13:59 

谁说“矩”就是标量啊?力矩不是矢量吗?
关于陀螺——答久广、和满、建其、ccxdl
 [16楼]  作者:和满  发表时间: 2005/01/24 14:18 

这个问题好呀。

矢量X矢量=标量。

力(矢量)X力矩(矢量)=?

[楼主]  [17楼]  作者:正和  发表时间: 2005/01/24 14:37 

晕倒死:(

矢量X矢量=标量。

//???矢量叉积矢量得到矢量,如M=RxF;矢量点积矢量得到标量,如W=F.S。


力(矢量)X力矩(矢量)=?

//不能不顾物理意义都拿来乘啊!

 [18楼]  作者:和满  发表时间: 2005/01/24 15:25 

沈博士同意吗?
关于陀螺——答久广、和满、建其、ccxdl
 [19楼]  作者:ccxdl  发表时间: 2005/01/24 16:14 

搞清楚,转慢了才抽.不信自己试试.打堵你必输.
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 [20楼]  作者:ccxdl  发表时间: 2005/01/24 16:15 

回复:离心力作用在转轴上.
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 [21楼]  作者:和满  发表时间: 2005/01/24 16:23 

公转小球没走直线,是什么力改变了小球运动状态?
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 [22楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2005/01/24 18:33 

“稳定”与“平衡”

一些说法可能的确应该改动一下,比如我有时把“稳定”与“平衡”这两个词混为一谈。我觉得:“平衡”也许是应该针对相对静止物体的稳定性而言的。对于,运动物体(陀螺,行星),也许应该用“稳定”这个词,不用“平衡”这个词。所以,我现在要修正:把我前几天中帖子中的“平衡”一词都改为“稳定”。

当然,稳定也不是绝对的。转动陀螺在重力矩作用下,能不倒下来,这就是一个“稳定”状态,虽然不是绝对稳定状态,可以是看作相对“稳定”状态。这个相对“稳定”状态是因为幅度微挠只会在相对稳定位置附近随着时间做正弦函数振荡所致。但是,如果微挠足够大,或者考虑空气摩擦,陀螺倒下才是它真正绝对的稳定状态。(相对稳定与绝对稳定的关系好比函数曲线上的极大值与最大值之类的关系一样)

 [23楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2005/01/24 18:39 

好像没有“动量矩”这个说法。只有“惯量矩”,就是“转动惯量”。转动惯量乘上角速度,就是角动量。
 [24楼]  作者:jqsphy  发表时间: 2005/01/24 18:42 

当然,提出“动量矩”这个概念也可以,从字面意思看,它肯定就是角动量。注意:还有惯量矩哦,它就是转动惯量。
当然,提出“动量矩”这个概念也可以,从字面意思看,它肯定就是角动量。注意:还有惯量矩哦,它就是转动惯量。
 [25楼]  作者:和满  发表时间: 2005/01/24 20:48 

我原本以为“动量矩”就“惯量矩”。不知何人创造的“动量矩”概念,很容易混淆,不好。
关于陀螺——答久广、和满、建其、ccxdl
 [26楼]  作者:和满  发表时间: 2005/01/24 23:38 

转动方向由“力的方向”决定。力矩怎么有方向呢?

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