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我对陀螺的研究刚刚彻底完成,现在给大家一组计算数据,请诸位给予验证。
[楼主] 作者:马国梁  发表时间:2006/05/29 15:49
点击:324次

我对陀螺的研究刚刚彻底完成,现在给大家一组计算数据,请诸位给予验证。
一个水平的圆盘陀螺,半径6厘米(类似光盘),竖立的支撑轴为6厘米。一开始陀螺高速自转,没有进动。但当自转速度降到7.12转/秒以下时,陀螺即开始倾斜了,并开始发生进动。倾斜角越大,自转速度越慢,进动角速度就越大。如下表所列:

α α*π/180 自转ω。 进动ω转/秒
0 0 7.119108 0
10 0.174533 7.068753 0.354555
20 0.349066 6.917533 0.706412
30 0.523599 6.664939 1.052892
40 0.698132 6.309963 1.391359
50 0.872665 5.850833 1.719237
60 1.047198 5.284567 2.034031
70 1.22173 4.606263 2.333344
80 1.396263 3.807932 2.6149
90 1.570796 2.876554 2.876554
100 1.745329 1.790664 3.116316
110 1.919862 0.514024 3.332361
120 2.094395 -1.01702 3.523045
130 2.268928 -2.9213 3.686916
140 2.443461 -5.44226 3.822728
150 2.617994 -9.15611 3.929446
160 2.792527 -15.8042 4.006259
170 2.96706 -34.1204 4.052582
180 3.141593 #DIV/0! 4.068062

可以看出,当支撑轴水平时,陀螺自转速度和进动速度都是2.87655转/秒;当支撑轴下垂到110度以后,自转速度将减至零,但进动速度不为零;当到了120度时即需反向自转了;当支撑轴竖直朝下时,自转速度需达到反向无穷大才行。而进动速度则始终是越来越大,因为进动动能是由陀螺的重力势能转化成的。
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[楼主]  [2楼]  作者:马国梁  发表时间: 2006/05/29 20:48 

很希望正和先生也能给出自己的计算数据来比较一下!
我对陀螺的研究刚刚彻底完成,现在给大家一组计算数据,请诸位给予验证。
 [3楼]  作者:正和  发表时间: 2006/05/29 22:50 

你这个实验不是规则进动,而是在磨擦阻尼下的不稳定过程,不好预言。
如果一开始绝对竖直,理论上要等到自转速度为零时才会倾斜倒下。实际上由于阻尼的非对称扰动早就开始倾斜,这个过程不可预测。除非你做一个稳定过程的实验给出详细设计我才能作理论计算。
[楼主]  [4楼]  作者:马国梁  发表时间: 2006/05/30 10:32 

回复正和先生:还是希望你能算算
若是转轴绝对竖直、没有扰动,即使是陀螺不自转了它也倒不下!
事实上,微小的扰动可以忽略。当陀螺自转极其缓慢的减小时,陀螺也将极其缓慢的倒下。其中每一个瞬时都可以近似看作稳定状态。
还是希望你能算算!
 [5楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2006/05/30 20:37 

角速度很小的时候就不再是陀螺,自转角速度可以通过0,并可变为负数,就不是陀螺的特性了.
我对陀螺的研究刚刚彻底完成,现在给大家一组计算数据,请诸位给予验证。

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