“正和绳球问题”有力地否定了角动量守恒,求解过程必须而且只须依靠能量守恒和力学平衡(完整解)!
首先要更正在我的第77817和77822帖中公式导出的一个错误﹕力学平衡或能量平衡方程都没有把系着在水平板下面小球的运动状态考虑进去,导致最后方程的表达系数有误,特表示歉意!
在正和的第77804中,第(7)式的能量守恒表达方程是完整的,可就是因为他的这个能量守恒方程及其第77804帖,才使我清楚地明白了角动量并不守恒!
我曾经认为具势运动的角动量守恒应该无可置疑,所以直接套用行星模型进行问题求解,而且根本没来得及看第77804帖的解题结果就断言r=L的特解,可是正和的整个能量守恒方程就这么一个特解难道不奇怪吗?为什么就不存在r等于其他值的力学平衡解?
其实,根据正和“无磨擦”的题意,由初始条件速率V决定的力学平衡点在任何位置都有可能发生,“小球将产生振荡”的时间会很短!可为什么就只有r=L的特解呢?原来就是因为错误地人为规定了角动量VL守恒!
现在,我们抛开角动量守恒重新建立力学平衡和能量守恒方程(省略质量m的表达)﹕
2(d²r/dt)² - (dφ/dt)²r = -g ..............(1)
(dr/dt)² + (rdφ/dt)² /2= V²/2 + g(L-r) ......(2)
当刚松开小孔处夹着绳子的夹子后,在第(1)式和第(2)中的径向r处的速度和加速度都不为零,但由于“绳子可以无磨擦地在小孔中滑动”且绳子长度很有限,于是系统很快达成第(1)式的力学平衡,于是有(rdφ/dt)² = gr 代入第(2)式得﹕
(dr/dt)² = V²/2 + g(L - 3r/2) ..........(3)
很显然,当dr/dt≠0时力学平衡立即被打破,所以第(3)的左边必须同时为零,于是最后得到完整解﹕
r = (2L + V²/g)/3 ≤ 2L ...........(4)
可见只有当V²=Lg时才会出现正和的第77804帖中的特解,也由此可知,角动量mr²(dφ/dt)
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相对论一派胡言 物理界混淆是非
时空物绝对独立 “倒相者”返璞归真 |