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图是用photoshop做的,很方便,还可以制作动画,就是软件大点儿 ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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图是用photoshop做的,很方便,还可以制作动画,就是软件大点儿 ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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回复:是的,大学应当作科学整顿: 角动量,动量矩,冲量矩,惯性矩,四者概念是让人混淆的!应当作科学整顿! |
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你说的挺有道理,可是蛇怎么能没有脚呢? 初步看了一下,先随便说说,难免有错, 你对陀螺不倒的解释很有意思,我初步的理解是(不知是否理解对了): 如果假设有两个对称的小球绕水平x轴旋转, (小球到x轴心的距离是R,小球旋转面到进动原点的距离是r) 那么当其中一个小球m1运动到12点处时: 受到重力产生的力矩M=mgr作用,使得m1产生一个“章动角加速度”a, 于是“章动角速度”ω逐渐增加, 当m1运动到9点处时: 由于惯性,m1就保留下一个对原点的角动量矩J= mv*R = mRRω, (v是章动线速度) 这个J就是产生进动的角动量矩了? 当m1运动到6点处时: 还是这个角动量矩 J=mv*R,如果9点到6点没有了重力, 这个 J 将使得陀螺按照倾倒的反方向向上翻转, 只是由于重力的存在,J(或v)在过9点后,就开始逐步减小, 到了6点则出现了反方向的章动角, 当m1运动到3点处时: 分析方法类似前面,不再重复了, 所以使得陀螺不倒、章动、进动的原因都是: 重力自己产生的“角动量矩”J= mv*R 的方向周期性变化引起的? 或者也可以说:“章动量矩”的周期性变化(包括大小和方向)是不倒和进动的原因? 由于章动也是一种摆动,所以你用单摆来比喻也很恰当, ========================================== 这样看来进动的角速度直接与“章动量矩”J=mv*R 的大小相关? 而且从以上分析可知:章动周期T显然等于陀螺自转周期t, 所以t越小,T也越小,章动的加速时间就越短, 于是v=Rω就越小,J=mv*R越小,章动角θ越小, 进动加速时间也越短,进动角速度也越小, 用数学语言描述大概是: 由重力矩:M=Ia 其中: M=2mgr*cosφ (φ是陀螺自转角度), I=2mrr (章动惯量), a=d^2θ/dt^2 (章动角加速度,暂且这样表示吧), 得: a= d^2θ/dt^2 = M/I= 2mgr*cosφ/mrr = 2g*cosφ /r 当φ=0度时,对应小球m1在12点处,cosφ=cos(0)=1, 当φ=90度时,对应小球m1在9点处,cosφ=cos(90)=0, 所以可以近似认为平均角加速度:A=2g/2r =g/r, 关键的“章动量矩”J为: J=2mrrω = 2mrr(At) =2mrr(g/r)(T/4) =2mr(g)[2π/4Ω] =mrgπ/Ω 这里的T是陀螺自转周期,12点到9点的加速时间是T/4, 进动角速度W直接与J相关, 但是由于在9点和3点附近,J产生的进动角加速时间难以确定, 所以准确的进动角速度W也难以确定? 只知道9点、3点进动方向上的“章动量矩”为J=mrgπ/Ω, 它与陀螺自转角速度Ω成反比,与m和r成正比,这符合一般的定性实验结果? 如果J与进动的转动惯量mrr有“角动量守恒”的意思? 那么:J=mrgπ/Ω = mrrW 得到:W=gπ/rΩ 不知道近似程度如何,再探讨吧, 还有一点不太明白,这个章动角有两个: 1是陀螺自转轴偏离水平轴的角度θ1, 1是小球偏离小球旋转平面的角度θ2(你强调的是这个角度?), 而且显然θ1=θ2=θ, 可是“章动惯量”怎么算呢?难道是两个转动惯量之和吗? 即:I=2mrr + 2mRR 不过对应2mRR的力矩是M=2mg*sinθ, 由于θ较小,M=2mg*sinθ=Q 也就较小(你文中用的Q)? 所以大概与其对应的 2mRR 这部分惯量可以暂时忽略? |
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不会吧?mrr是转动惯量呀?好象也有叫“惯性矩”的?
动量矩就是角动量的意思?
“动量矩:在一个惯性系中,质点的动量对任一固定点O的矩, 称为质点在该瞬时对这一固定点的动量矩,即:L=r*mv ”, 参见: http://www.china-machine.com/machinebase/BASICDATA/dlx/dlx6-3.htm |
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陀螺问题在牛顿定律的范围内完全可以圆满解决,不必大惊小怪! 我研究过,只不过情况有点特殊! |
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感谢拉方先生对我如此器重 对那些什么粒子我是一无所知,不敢胡说,我只是对手里的陀螺有一些了解,还不是很精到。 我现在没有任何手段判断光盘上是否带电,带了多少静电,磁场我也无法解决,所以即使做了实验也没有说服力 我倒有个建议,不知拉方先生以为然否:先生可否在精研你自己的课题的同时,抽空协助我干掉那个“赖柴尔定理”,也就是推导陀螺进动角速度公式的元凶,正是它误导了人类200年。干掉一个定理也算不虚此生了,哈哈,或许还能扬名呢,嘿嘿(大言不惭) 陀螺这个东西看得见摸得着,明明白白就在那摆着,我认为比你弄那些连正统科学家都搞不清楚的虚无缥缈的粒子们要实惠的多。 至于赖柴尔定理与动量矩守恒、角动量守恒是什么关系暂且不论,我只知道他们都与螺旋定则(矢量叉积)有关,先生看了我的原帖,应该知道我实际上是对螺旋定则发难,也许这些东西都在一个锅里,目前先对付赖柴尔怎么样? 我自己的力量太薄弱了,我自知我的那篇帖子里,还有很多内容需要深入探讨,有待完善,而我无能为力,看得出先生思维敏锐、反应快捷,综合功力至少在我之上,如能相助,云野鹤幸莫大焉。 阁下意下如何? 其他朋友有愿意参与的我真心欢迎,不屑一顾的的朋友就当听故事吧,不必发难,我也就是说说,不会造成什么伤害,诸位切勿愤怒 ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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谢谢yanghx先生 这样一起说容易乱,步步为营更加清晰,如果先生有兴趣,我将分步为您解说。我先说一步,只有在您确认之后我再进行下一步,这样进展会更快些。由于要问答、贴图等,可能要占用大量版面,我建议在原帖进行,不知先生意下如何? 如接受建议,请在原帖留个记号 ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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您最初的理解是正确的,但是请抛开动量矩概念 理解我的论述,只要知道f=ma以及单摆等初级知识就够了,其他高级知识请暂时封存 ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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正和、和满二位先生不在本论坛活动了吗? ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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谢谢马先生指点 请问这两个陀螺进动速度是否相同?
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请教马先生 上面图中的两个陀螺进动角速度是否相同? ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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拉方先生台鉴 您是第一个从分析到实验都肯定我的人,因此我对您心怀感激,我也坚信自己是正确的,不会让您因此丢了颜面。 您在肯定我正确的同时也就否定了教科书上的“陀螺进动角速度”公式,我考证不出这个公式最初出现于什么年代,只知道100多年前索非亚终结号称“数学水妖”的陀螺问题时,陀螺进动理论已经很成熟了。现在我们知道,这个公式是错误的,而且它还一直存在于教科书中,并且不向您认为的那样是由于编者水平低,而是物理学界普遍的错误共识。 难道您认为纠正这样一个错误毫无意义吗? ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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马先生,根据您的研究结果,这两个陀螺进动角速度是否相同? ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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找到依据了,角动量守恒定律在劫难逃,拉方先生怎么看? http://202.117.80.9/jp2005/25/dzjc/Reading/R_xuanjin/xuanjin1.htm ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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我修改的是角动量的定义 拉方先生,我连你奉为神明的绝对真理“角动量守恒”都推翻了,难道还没有意义? ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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当然不同.它们虽然…… 当然不同.它们虽然自转惯量相同,但对支点的转动惯量不同。 因我前面分析的比较粗略,故没有立即作答。我今天正仔细分析,等有了结果我将发在本论坛上。只有人不走,就能看得见。 |
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好极了 您看了这个帖子,知道我已经证明了他们不会相同,而且知道我在和经典理论较劲,希望您用经典理论解释。 ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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很少来,因为没有多大意义 如果你不能从牛顿三大定律出发推导出有关角动量、力矩、角动量守恒等概念和定律来,动手做实验不过是“盲动”而已。 先从一个运动质点出发,位置R=R0+Vt,动量P=mV,于是有R×P=(R0+Vt)×mV=R0×mV+Vt×mV=R0×mV=R0×P(注意自身叉积V×V=0)。由于动量P守恒,所以R×P=R0×P也守恒。 由此可见R×P是一个很好的物理量,对定点观察者来说,它不会因为质点运动而变化,虽然R在运动中不断变化。于是我们将R×P命名为“角动量”J,其方向由矢量叉积的习惯定义规定,不具有绝对性。 进一步考察,如果该质点受到力F作用时间dt,它的角动量为J+dJ=(R+dR)×(P+dP)=(R+Vdt)×(P+Fdt)=R×P+R×Fdt=J+(R×F)dt(去掉高阶无穷小并注意到V×P=V×mV=0)。 这里,R×F又是一个很好的物理量,它等于dJ/dt,通过它计算J的变化时不需要绕道P的计算,我们名之曰“力矩”M,它的方向同样具有矢量叉积方向的习惯性规定。 如果被观察系统有两个质点m1,m2,则定义系统J=J1+J2。按前述方法可证明,在不受力时,J守恒。现在假定两个质点之间产生了内力相互作用,由牛顿第三定律,F1+F2=0且在同一直线上,由此不难证明R1×F1+R2×F2=(R1-R2)×F1=0(其中R1-R2正是两质点连线,与F1共线),于是dJ=dJ1+dJ2=M1dt+M2dt=(R1×F1+R2×F2)dt=0。这就是角动量守恒定律:只有内力作用时系统角动量守恒。 推广到多质点体系,这些结论仍不会变,推广的证明就不在这里做了。 对于陀螺,完全可以不需要计算转动惯量(定义为I=J/ω。与惯性m类比:惯性m乘以线速度V得到动量P,转动惯量I乘以角速度ω得到角动量J)等物理量,直接逐点积分算出角动量J,算出重力矩M,就可算出J随时间的变化,正好对应着进动。 76545中的两个陀螺,角动量相同,重力矩相同,角动量的变化率当然相同,对应的进动速率当然也相同。如果要抛开角动量、力矩从零开始计算,则陀螺的内力作用极其复杂,两个陀螺的内力作用细节相差也很大,计算将极为困难。除非你怀疑牛顿力学(关于平动)的基本定律,否则不必怀疑角动量、力矩等转动概念的正确性。 |
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谢谢,您终于还是露面了 感谢您的关注,如果有兴趣,请屈尊评判一下我的论述,我们不说角动量、动量矩等,我仍然没有跑出牛顿力学范围,只不过我直接使用了f=ma 另外,您的意思那两个三盘陀螺进动表现仍然相同? ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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再有 76545中的两个陀螺,角动量相同,重力矩相同,角动量的变化率当然相同,对应的进动速率当然也相同。如果要抛开角动量、力矩从零开始计算,则陀螺的内力作用极其复杂,两个陀螺的内力作用细节相差也很大,计算将极为困难。 ++++++++++++++++++++++++++++++++ 就算是在复杂,得出的结果是不是还是相同?不然的话得出两个结果岂不是要闹出笑话? 那您是坚信他们进动速率相同了? ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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马先生的结果还没出来... ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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我的帖子很明确地指出进动率相同啊 实验上要注意三盘陀螺受到的空气阻力较大,导致角动量衰减快而引起的进动速率增加的问题. |
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谢谢正和先生 不知您看了我的实验视频没有,实际上是分开的比较慢,那可是眼见为实,如果可能我愿意当面向您和其他朋友演示。 但是,您完全可以怀疑我的实验,那么请回答下面的问题 支点与重心的距离不变,只是等距离移动两个旋转盘,图中的两种情况进动速率是相同的,这是您说的。问题是,继续向两端移动旋转盘,以致它们相隔非常远了,但是重心还在原位,换句话说,重力矩不变,此时它的进动速率仍然相同,是这样吗? ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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正和先生,怎么不回答? ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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好象有些问题? 外力作用可以忽略时有: P= mv=C(常数) R*P= Rmv=C(常数) 从推导过程看,RP=C是以P=C为基础的, 可是会不会由于RP=C的引入,破坏了P=C这个基础呢? 有这种可能? 比如下图中的小球m,相对原点O1的速度为v,相对原点O2的速度仍然是v: 即:mv=C .. ← .. v1 ─ ●m1 | ┃ | ┃R1 | ┃ | ┃ R2 ⊙O1 | ┃ | ┃ | ┃ ─ ⊙O2 可是RP却不同了,分别为:P1=R1*mv 和 P2=R2*mv, 即动量矩P却不守恒:P≠C, 那么如果把原点从O1改到O2,速度v是否会因RP的变化而变化呢? 显然不会吧? 这个意思好象是:动量矩RP的改变不会引起动量P的改变? 否则就要修改原来的“动量守恒”定律为: 在某运动系统不受外力作用和相对某点的垂直距离不变时, 才有“动量守恒”P=C存在? 再考虑下图: .. ← .. v1 ─ ●m1 | ┃ | ┃ | ┃ | ┃ R ●m2 (碰撞后的速度=V2) | ┃ | ┃r=R/2 | ┃ ─ ⊙O 两个小球m1和m2,m2静止固定在刚性杆(长度=R)的中点r=R/2处, 刚杆可以绕原点O旋转,m1以速度v1与刚杆的顶端碰撞, (注意:刚杆的意义在于没有弯曲,忽略力的传递时间, 所以碰撞的瞬间,应该与两个小球质心在同一直线上的情况完全相同?) 按照P=C有: v1*m1 + V1*m2 = v2*m1 + V2*m2 V1=0,所以: v1*m1 = v2*m1 + V2*m2 v2=Rω V2=rω 代入得: v1*m1 = Rω*m1 + rω*m2 解得角速度ω为: ω= v1*m1 /(R*m1 + r*m2) =v1*m1*R /(m1 + m2/2) 按照RP=C有: v1*m1*R + V1*m2*r = v2*m1*R + V2*m2*r V1=0,所以: v1*m1*R = v2*m1*R + V2*m2*r v2=Rω V2=rω 代入得: v1*m1*R = Rω*m1*R + rω*m2*r 解得角速度ω为: ω= v1*m1*R /(R*m1*R + r*m2*r) =v1*m1*RR /(m1 + m2/4) 显然两个ω不相等: v1*m1*RR /(m1 + m2/4) ≠ v1*m1*R /(m1 + m2/2) 即:似乎P=C与RP=C难以相容?不知道怎么理解才对? 还有就是绳+小球的那个模型,绳子收缩只产生径向力, 并没有切向力去改变切向线速度v,改变的应该只是半径r和角速度ω, 而:线速度v=rω=C(常量)才对? 我查阅了不少相关的教学实验,没有一个实验是能够近似定量研究的? 有关“角动量守恒”的教学实验全都是定性的演示? 是否有最新的太空几乎无摩擦损耗的定量研究呢?还不清楚, |
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回复:呵呵,看到了,一个块一个慢。你是怎么保证两个陀螺转速(不是进动)一样的? |
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正和先生,您是不在还是不能回答? ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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机械联动,同时加速 ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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试验结果与您的预言相反 ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |
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马先生呢?... ※※※※※※ http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/index?forum=tuoluo http://upload.topchinesenews.com/play.aspx?id=13086.wmv |