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和满:你提出的问题很刁,只会抄书本的人必定上圈套。
[楼主] 作者:ccxdl  发表时间:2005/01/26 17:11
点击:320次

 

关于转动存在方向性,是指转轴有确定的方向,并不是要向转轴方向前进。

转动为什么具有确定的方向?要从转动形成上去分析。

单个孤立质点不存在转动,只能按照直线方向作匀速直线运动。

两个质点相对靠近时,除非正处于一条直线上相碰,只要偏开一段距离,它们之间的相互作用就会使先前的运动状态发生改变。如果两个质点的质量很大,能够使二者吸引成为一体,它们所组成的物体就成为转动体。在特定条件下,二者的吸引只是使它们相互对绕着转动,整体上以它们组成的系统质心做为转动中心。这其实就是星球产生,相互绕转的形成原理。

显然,由两个质点组成的系统,最终只能绕它们之间相互作用力的垂直方向上的轴线转动,该轴线的方向同时受到质点先前的运动方向制约,如果它们先前是平行方向,该轴线将与先前的运动方向垂直,马上可以确定出来。如果它们先前是不是平行方向,那就要经过很麻烦的计算,才能知道最终的轴线方向。

如果两个质点组成的系统没有再受到外界作用,就应保持原先的运动状态。实际的转动物体,乃是两个质点系统的组合,理应具有共同的运动特性。

在力矩作用下发生的转动,外力矩消失后,也应保持原先的运动状态不变。这便是运动不灭以复杂形式体现出来的惯性定律。

教科书以进动来解释陀螺不倒难以令人信服。书上是把陀螺转动倾斜外侧的瞬态点切线速度方向做为想像中的进动方向。实际存在着相反情况,在陀螺转速从快变慢的过程中甚至还会出现“进动”方向突然改变的情况。所以,实际上并不是进动使陀螺不倒,而是反馈调节自动找准垂直转轴和重力产生的倒下力矩被向心力产生的反方向转动力矩抵消,从而使转动状态的惯性特征得以呈现出来。

书上使用回转仪进行的模拟实验,工作条件已经发生明显变化,二者并不等效。

Ccxdl  2005年1月26日

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 [2楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2005/01/26 23:59 

应该说程先生对玩具陀螺观察的很细

物理问题总是通过从简单到复杂的过程来解决的。转动也是从定轴转动到定点转动,而你讨论的已经是刚体一般运动了。自行车是不稳定的,如果排除了人为干预的话。陀螺是不是稳定的,可以用下面的实验证明,在陀螺中装上电机,使其可以不停的转下去,在没有人为干预的情况下,陀螺不倒且稳定,那才是稳定。短暂的稳定未必是真稳定。

 

 [3楼]  作者:和满  发表时间: 2005/01/27 08:48 

“动态平衡”

这个概念,我最早是从杨振宁那里听来的。

“动态平衡”指的是一个系统,在有能量输入的情况下,能做周期运动。牛顿机械钟在理论上就是这么一种“动态平衡”系统。这种系统不一定对称,但在一定条件下“稳定”。

我认为,杨引入的这个概念,很好。使用这个概念,很多问题,就能看得更清楚些。

“动态平衡”在传统的经典力学中是没有的,但现在很多人在使用这个概念。所以,“陀螺问题是不是平衡问题”“陀螺问题是不是稳定问题”只是“约定问题”。

 

 [4楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2005/01/27 14:15 

自行车的平衡是通过人的脑和肢体形成负反馈,实现稳定的

猴子也能做到,但现在的机器人做不到。

 

 [5楼]  作者:老鹤  发表时间: 2005/01/27 20:38 

回复:基本同意,转我的版上去了。
实际存在着相反情况,在陀螺转速从快变慢的过程中甚至还会出现“进动”方向突然改变的情况。----------你的这个观察的强调非常醒目!
 [6楼]  作者:和满  发表时间: 2005/01/27 21:04 

我指陀螺。
和满:你提出的问题很刁,只会抄书本的人必定上圈套。
 [7楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2005/01/28 10:00 

动态平衡不是这样理解的
和满:你提出的问题很刁,只会抄书本的人必定上圈套。
 [8楼]  作者:和满  发表时间: 2005/01/28 13:20 

那怎么理解呢?

我记得杨振宁当年举了个例子:

他把一张纸弯成弧型。弧底上面放一只铅笔。然后,他摇动这个弧型纸。铅笔在弧中摇摆,只在瞬间处于弧底,而又不掉出弧。他说,这就是”动态平衡“。

在这个过程中,他的手对弧输入了能量。同样,假如我们不断抽陀螺,陀螺是不会倒的。

请问,您怎么理解动态平衡。

 [9楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2005/01/28 23:57 

普通解释

化学可逆反应的平衡都是动态平衡,即两个方向的反应都存在,但总体没有变化。物理中这种情况也很多,如水会蒸发,将少量水封在瓶子里,水蒸发到一定程度,看起来就不蒸发了。而实际上是既蒸发又凝结,总量未变,称为动态平衡。另外气体、液体分子也都是动态的。杨振宁举的例子可能是要说明粒子的平衡是动态平衡。

 

 [10楼]  作者:和满  发表时间: 2005/01/29 18:43 

的确不同。

一种有能量注入,一种没有。

您看用什么概念,表述杨振宁描述的那种物理状态好呢?

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