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上一主题:数学隐士佩雷尔曼-对“数学界的诚... 下一主题:再帖《时空简论》
老杨请进
[楼主] 作者:云野鹤  发表时间:2006/11/01 09:06
点击:280次

第一步:规则进动的自由圆盘,边缘上质点垂直于盘面方向的线速度(图中红色箭头)

v(t)=RΩsin(ωt)

这一步能认可吗?

点击查看原图

※※※※※※
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[楼主]  [2楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/11/01 13:57 

哈哈,制成动画了

不很清楚,凑合着看,是个意思就行了,这个动画氏加速度示意

请确认这一步,质点垂直于盘面的速度

是不是v(t)=RΩsin(ωt)?????

点击查看原图

※※※※※※
 [3楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/11/01 14:04 

比较确定的是:
v(t)=RΩsin(ωt)
a(t)=RΩωcos(ωt)
f(t)=m*a(t) = mRΩωcos(ωt)

但这个f是什么意思不清楚?

你的意思是在此与转动接轨,简单的用:a(t)=αr,得到α=a(t)/r,
这就有问题了,具体我分析过了?

 [4楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/11/01 14:42 

动画好象有问题,
如果v(t)=RΩsin(ωt),
在12点处v=0,3点处v=RΩ  ?
其实假设章动角变化的角速度为w,则有:
v(t)=Rwcos(ωt),
如果你也认为w=0,则必有v=0 ?

a(t)=RΩωcos(ωt),
12点处a=RΩω,3点处a=0,
如果m停在12点处不动,就有a=αR ,
即:M=mRa = mRRα = Iα
注意:这里都是用的常数R,

 

[楼主]  [5楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/11/01 15:00 

“比较确定的是:v(t)=RΩsin(ωt)”,第一步就到这。下面请看第二步

(请注意前提条件,规则进动的圆盘,只有进动而没有章动!)

第二步:质点自转一周,线速度为v(t)=RΩsin(ωt),已经过你的认可,这是变速运动,必有加速度存在,而且必为余弦形式,将其标在圆盘上则如下图。

有问题吗?

点击查看原图



※※※※※※
 [6楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/11/01 15:26 

(请注意前提条件,规则进动的圆盘,只有进动而没有章动!)

先按你的这个假设吧,不过严格的说,如果质点是从12点处开始运动的,
那么那一时刻,是只有章动而没有进动的?

章动是随着ω的逐步增加而减小的,但不是消失,
因为章动惯性力是基础原因,一旦消失就没有陀螺稳定和进动了,
如同Ω会随ω减小一样,但Ω不会为零,只是随着ω趋于无穷大时,趋近于零,


[楼主]  [7楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/11/01 16:03 

关于章动,教科书上这段话你认可吗?
“例如,先在陀螺轴的外端水平地托住陀螺的轴,让陀螺自转后,将其外端由静止释放,可以看到陀螺轴的端点将沿一条摆线运动,如图11所示,这就是章动的一种形式。以后,在阻力的作用下,章动逐渐消失,陀螺作稳定的旋进。”

章动都没了,只剩下稳定的旋进(进动),这也是我亲眼所见的事实!
如果认可,我们才能继续讨论


※※※※※※
 [8楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/11/01 18:30 

呵呵,不认可
老杨请进
[楼主]  [9楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/11/01 22:38 

哈哈哈,难得难得,你肯定也不相信我亲眼所见了?来来来,你亲眼看看

呵呵你也亲眼看看,章动在哪里?再说,你手里也有,你看到章动了吗?

http://8711.51aj.com/YTBlog/MusicFrame.aspx?VideoID=V000307535>



※※※※※※
[楼主]  [10楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/11/02 08:42 
[楼主]  [11楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/11/02 08:43 

老杨,试验结果与教科书的描述完全一致,你的“呵呵,不认可”从何而来?


※※※※※※
 [12楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/11/02 13:24 

可能你我的视力还不够好,呵呵

要质疑书本上的“标准答案”是不容易,需要有个过程,
但你可以先算一下呀,看看“点头”角度θ=?
计算公式是:θ=∫∫αdt = ππg/4ωωL,
假设L=0.05米,ω=10*360度/秒,
θ=3.14*3.14*9.8/4*0.05*3600*3600 = 3.7*10^-5(度)
这样小的“点头”θ---章角变化量,怎么能用肉眼观察到呢?
就算陀螺自转速度下降到360度/秒,θ= 3.7*10^-3(度),
你能看到1/1000度的变化吗?用显微镜才行吧?

另外,你应该也可以观察到:
先把旋转中的陀螺竖直放在台座上,随着陀螺自转速度的逐步下降,
章角会逐步增加?虽然还无法定量计算这种运动规律,
但也可以模糊的看出一点问题?

 

[楼主]  [13楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/11/02 16:06 

呵呵,那就是说你也没看到,你的章动计算公式哪儿来的?

关于章动可以分文两个部分,一是明显的点头(可裸眼观察),二是观察不到的高频震荡(文献上云)

你的章动指的是前者还是后者,还是二者皆有?

点击查看原图

※※※※※※
 [14楼]  作者:yanghx  发表时间: 2006/11/02 20:33 

看来他们(文献)还算明白?

明显的点头可能是ω较低的时候,
ω较高的话,应该是“观察不到的高频震荡”,

θ的计算公式参见下帖:
***********************************************
那还我就先来抛砖吧
作者:yanghx 发表时间: 2006/10/30 19:45

还是考虑一个圆盘的情况,
圆盘因章动(章动角变化量为θ)引起质心高度变化为:
Δh=L*sinθ
于是势能变化量为:mgΔh,
假设圆盘质心的进动线速度为v,由机械能守恒得:
mgΔh=mvv/2
即:
v = sqr(2mgL*sinθ/m)
把v=LΩ代入得:
Ω= sqr(2g*sinθ/L)

θ=∫wdt = ∫∫αdt
α=M/I = mgL/mLL = g/L
所以在自转周期T/4内定积分(t1=0,t2=T/4):
θ=∫∫αdt = ∫∫(g/L)dt = ∫[(T/4)g/L]dt
=(T/4)(T/4)g/L
= TTg/16L
=(2π/ω)(2π/ω)g/16L
=ππg/4ωωL

当θ很小时,近似有:sinθ≈θ,代入得:
Ω= sqr[2g(ππg/4ωωL)/L]
= (πg/ωL)sqr(1/2)
= [π/sqr(2)] g/ωL
=[π/sqr(2)] mgL/ωI

我上次算出来的是近似值是:
Ω=[π/2] mgL/ωI
而:
Ω=[π/sqr(2)] mgL/ωI
怎么比较书里给的值相差更多了?书里的公式是:
Ω= mgL/ωI
再看看吧,或者老马来指点一下?

 
*****************************************
可能要修改一下的地方是:
θ=∫wdt = ∫∫αdt
α=M/I = mgL/mLL = g/L
所以在自转周期T/4内定积分(t1=0,t2=T/4):
θ=∫∫αdt = ∫∫(g/L)dt = (g/L)(tt/2)
=(T/4)(T/4)g/2L
= TTg/32L
=(2π/ω)(2π/ω)g/32L
=ππg/8ωωL

当θ很小时,近似有:sinθ≈θ,代入得:
Ω= sqr[2g(ππg/8ωωL)/L]
= (πg/ωL)sqr(1/4)
= [π/2] g/ωL
=[π/2] mgL/ωI
这就与用“角动量定理”算出的结果一样了,

 

 

[楼主]  [15楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2006/11/03 16:16 

哈哈,什么文献上还算明白?理论上分析陀螺是不考虑高频震荡的
早就有记载,这也是客观事实,任何物体都在高频震荡,似乎还没有人考虑它对运动的影响,不管是平动还是转动,而且好像无从下手。

※※※※※※

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