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上一主题:《三个效应》科研工作采取的战略... 下一主题:Google 可以查 询《刘武青》4000...
新练了一招,看看灵不灵
[楼主] 作者:云野鹤  发表时间:2006/08/22 11:37
点击:941次

稳定进动的自由陀螺,边缘某质点自转一周,在垂直于盘面方向的速度变化为 v=Vsin(ωt)


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[楼主]  [2楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/22 11:42 

哈哈还行,点击播放就可以看动画了
同志们都不同意我的观点,可是又不指出我的错误……
先看看第一铁的结论有没有问题?
谢谢

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 [3楼]  作者:刘武青  发表时间: 2006/08/22 11:48 

是的,点击后可以看动画了

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刘武青
[楼主]  [4楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/22 12:04 

谢谢老刘,我对您的实验一直不敢说话,是因为我不懂
可以说很久以前就知道,希望你取得更多的成果,以证明自己

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[楼主]  [5楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/22 12:09 

做好了,图文并茂啊,还有动画,恭请同志们批评

http://bbs17.xilu.com/cgi-bin/bbs/popview?forum=tuoluo&message=49

这六间房也够抠的,就让放一次

有什么意见尽管提出来……共同探讨

谢谢



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[楼主]  [6楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/22 13:12 

我先回答久广先生一个问题:这是运动中的简谐振动
因此不能像直线简谐振动那样要求,力和位移都不必考虑,只要速度和加速度的关系,实实在在地存在,为什么一定要想位移?

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 [7楼]  作者:刘武青  发表时间: 2006/08/22 13:56 

谢谢,互相帮助

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刘武青
 [8楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2006/08/22 18:56 

速度是ds/dt,没有位移就没有速度.你怎么知道你认为速度最大的地方确实速度最大呢?可能刚好相反,位移最大而速度最小.如果这个问题你没有搞清楚.你如何让别人相信你正确?
[楼主]  [9楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/22 20:02 

为了你这个问题,我特意贴了第一个视频
难道你认为在这个圆盘上,质点在3、9位置的时候,速度不是最快,速度V不等于RΩ ?

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 [10楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/08/22 20:17 

你的理论有一个不错的应用:极轨卫星

一个类似的问题是:
如果向北极上空方向发射一个极轨卫星,
那么卫星发射时,具有与地面一样的切向线速度v,
卫星越过北极后,如果v基本不变,那么卫星的v将是逆地球自转方向的,
绕过南极后,v又恢复到顺地球自转方向,
这样卫星轨道面就可以基本保持在一个小范围内摆动---类似陀螺上一点,

实际中为了减小卫星切向初速度v的影响,
如果向正南或正北发射,v较大,极轨道面的摆动会较大?
所以一般发射方向要偏向西一点(资料上说的),估计是为了抵消一些v,

估计v顺与逆地球自转方向时,大小会有不同,
(估计是有一个“涡旋力”作用)
这就形成了卫星轨道面顺地球自转方向的进动,

如果极轨卫星的转速很高,那么即使有“涡旋切向力”存在,
轨道面的进动量也会很小,不过现在的卫星转速是:1圈/12小时,
显然是很慢了,所以这个“大陀螺”上的这一点(卫星)就难以保持轴心指向不变了?




[楼主]  [11楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/22 20:26 

老杨啊,你怎么又扯到卫星上去了?
先看看我的说法成不成立?

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[楼主]  [12楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/22 20:28 

请问久广先生,你现在就拿一枚硬币,让它以直径为轴翻转
离旋转轴最远部位是否线速度最快?

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 [13楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2006/08/23 01:38 

速度是RΩ的话,问题就更大了
因为几乎整个截面上都有速度RΩ.还是先将位移搞清楚.
 [14楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2006/08/23 01:39 

哪个方向的速度?
新练了一招,看看灵不灵
[楼主]  [15楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/23 08:11 

如动画所示,你认为圆盘绕12-6轴翻转,3、9位置的线速度不是最大?不是RΩ?
什么截面?
就说某时刻质点的线速度,比如t=π/ω时,
质点位于3点位置,他此时的线速度就是RΩ
不是吗?
哪里来的截面?

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[楼主]  [16楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/23 08:14 

除了旋转轴,其他位置都在做匀速圆周运动,所指的线速度也是质点作圆周运动的线速度,圆周运动的切线方向


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 [17楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/08/23 13:14 

你也许可以用“旋转跷跷板”为例?

你的说法是没错,只是描述方法有些烦琐,
我觉得与你的模型比较接近的是“旋转跷跷板”,
如果跷跷板的旋转速度很高,
跷跷板旋转面的倾斜“章动”就会很小了? 还有玩具飞碟、铁饼、直升飞机等等吧,都是这个意思? 当然也包括“极轨卫星”了?


 

 [18楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2006/08/23 16:49 

那在同一个圆周上任意点的速度都是R*角速度.没有大小变化
新练了一招,看看灵不灵
 [19楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2006/08/23 17:03 

可以用数学形式将位移速度和加速度写出来,否则说不清的
为什么3点时的线速度是RΩ,其它时间不是吗?而且速度方向显然是与R垂直的.
截面当然是横截面.
考虑到我们讨论的问题有两个角速度,实际的速度表达式要复杂得多.同时还有考虑速度的方向.还请先将这些问题都搞清楚.
[楼主]  [20楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/23 17:42 

圆盘是立着转,同一个圆周上只有两个点,这两个点相对旋转轴对称
当然切向速度相同

但是绝对不是都=RΩ

您认为圆盘圆周上所有位置到某直径的垂直距离都是R吗?

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[楼主]  [21楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/23 21:42 

描述繁琐,正是为了便于理解
以前我写得简单,有谁看啊
没办法我才加了图片、视频、动画

不管用什么方法,只要将支点的切向线速度与加速度对应起来,都能达到目的

老杨赞同我所说得的对应关系吗?

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[楼主]  [22楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/23 21:48 

将你的手表立起来,让表以12-6为轴旋转
假如旋转的角速度是Ω,那么3点的切向线速度就是RΩ
1点的切向线速度就是RΩ/2
12点没有切向线速度

事实不是这样吗?

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[楼主]  [23楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/23 21:58 

请看视频,我们只考虑速度箭头随时间的长短变化
这就是我们要找的规律
比如:
t=0,v=0………………12点
t=π/6ω,v=V/2………1点
t=π/2ω,v=V…………3点……V=RΩ
t=π/ω, v=0…………6点
…………
时间、速度,然后对应到表盘相应位置

这样我们就知道了质点的速度在表盘上的分布规律
这个分布规律就是正弦
事实就是如此,不是吗?

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 [24楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/08/23 23:33 

不断完善吧?

线速度或角速度是:线加速度或角加速度对时间的积分,
与作用力矩直接相关的是角加速度,
你要能用数学描述方法把这些关系表达出来才好?

可惜你似乎有两个思想障碍:
1、对“动量矩定理”的描述还有怀疑?
2、以为“章动”在高速旋转下就会消失?

其实随着转速的逐步增加,“章动”只是逐步的减小,但不会完全消失的,
即:“章动角”不是不变的,而是其变化量会随着转速的增加而减小?

比如你的录象中有三个不同的“章角”(小于、等于、大于90度),
这个是可以用外力来调节的,可是要保持住这个“章角”,
就反而要靠这个“章角”的微小变化,
以及随之而来的角加速度、角速度、线速度变化加上你的分析,
所以“章角”的总体稳定是建立在“章角”振动基础上的?
否则你的“线速度”又从何而来呢?


[楼主]  [25楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/24 10:15 

老杨,我认为你始终有一个模糊概念

比如你的录象中有三个不同的“章角”(小于、等于、大于90度),

这不是“章角”,而是倾角



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[楼主]  [26楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/24 10:19 

九广先生,我认为切向速度与时间的关系是v=Ωr=ΩRsin(ωt)=Vsin(ωt)
您认为呢?

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 [27楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/08/24 14:07 

当然叫“倾角”也不能算错?不过最好还是要按照书上的定义?

这个问题是有必要澄清一下,探讨着看吧?
我随便在网上找了一下(只要搜索关键字“章动角”),
比如下面这段:
===================================

欧拉角  (θ,φ,ψ) 

   (1)θ角:Z轴到z'轴的角度。z'轴绕节线ON的运动称为章动,θ角称章动角。 
   (2)φ角:x轴到节线ON的角度。刚体z'轴绕z轴的运动称为进动,φ角称进动角。 
   (3)ψ角:节线ON到x'轴的角度,称自转角。
 
参见:
http://www.china-machine.com/MachineBase/BasicData/dlx/dlx5-4.htm>

===================================

看来“章动角”θ的问题算是澄清了吧?
可是“章角变化”dθ ---“章动”是什么意思呢?
从上面的定义看,当然就很清楚了,就是θ的微小振动±dθ,
就是你说的“点头”吧?你一直对此挺清楚的嘛?
是想把我搞糊涂吗?呵呵,










 

[楼主]  [28楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/24 16:37 

真是怎么叫的都有,以前我还真没注意,谢谢你

既然一定叫叫章动角,那就叫吧,意思一样
大概欧拉自由陀螺称呼“倾角”不方便

回想起以前看欧拉角的时候,在书上见过,忘掉了

由此想到你可能误解了我,如果倾角称为章动角,我可从来没有认为陀螺的倾角会消失,而是说章动运动会衰减至0,也就是最终将没有章动现象(或者说观察不到了)。

事实如此,书中也是如此,但是书中将章动的衰减归因于阻尼,又是一个错误概念。而且对章动的起源分析得一塌糊涂


大学力学书《面向二十一世纪课程教材 力学第二版》对章动现象的描述与解释是:
陀螺的章动可以用回转力矩简单说明如下。当杠杆陀螺的轴自水平方位静止释放后,它并不马上进动,而是在重力矩作用下稍稍倾斜。一旦发生下倾运动,就产生方向竖直向上的回转力矩(不妨称之为章动回转力矩),使陀螺发生绕竖直轴的进动。此进动又产生与重力矩方向相反的回转力矩(不妨称之为进动回转力矩 )。由于两种回转力矩均与相应的角速度成正比,开始时,下倾角速度较小,进动角速度也较小,使重力矩仍大于进动回转力矩,使下倾运动加速。随着下倾角速度增大,章动回转力矩也不断增大,使进动加速,随着进动角速度的增大,进动回转力矩也增大,当此回转力矩与重力矩相抵时,下倾角速度达最大,陀螺继续下倾,同时使进动角速度继续增大,终因进动回转力矩超过重力矩而使下倾运动逐渐减慢而停止,进动角速度达到最大。接着因进动回转力矩仍超过重力矩而使陀螺上升,同时产生方向竖直向下的章动回转力矩,使进动减慢。这又使进动回转力矩减小,直至与重力矩相等。但由于惯性,陀螺仍继续上升,同时使进动继续减慢,进动回转力矩也继续减小,终因重力矩超过进动回转力矩而使上升运动停止,进动角速度也同时减为零,完成一次完整的章动。以后陀螺又在重力矩作用下下倾。又进动,等等。如此往返不已。
由于阻尼,章动将逐渐消弱。



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 [29楼]  作者:jiuguang  发表时间: 2006/08/24 20:34 

你说的是质点速度的一个分量,应该有更具一般性的描述
陀螺是一个刚体,而你只讨论过进动轴的一个截面,刚体的其它部分显然不符合你给出的公式.而且将Ωr称为切向速度也是不合适的.
恕我说话直率,如果你想继续做的话,还有很多需要做,结果就很难说了.
[楼主]  [30楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/08/24 20:59 

说得对,但是我现在只考虑薄圆盘
先弄清薄圆盘再说刚体,就像理论分析中的简化模型一样,先讨论理想情况在扩展到现实,可以吗?

现在就说这个分量,v=Vsin(ωt),这显然是质点简谐振动时的速度表达式,这表明质点在以某种形式做简谐振动,可以这样理解吗?

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