力学新生吧 关注:342贴子:48,218

是骡子是马,拉出来走走吧

只看楼主收藏回复


两个质点的【陀螺】,可以如此运动,已经是有目共睹
根据质点力学思想,【质点所受到的作用力形成的力矩】=【外力矩】

当两质点同处于一条水平线时(如图),如何体现质点力学思想?
外力矩(重力矩)依然存在,两个质点上的作用力无论在什么方向,都不能再与重力矩建立联系
怎么办?
这就是牛顿质点力学面临的核心问题
是骡子是马还是驴,都拉出来遛遛吧
在那两个质点上,画出你认可的作用力


IP属地:北京1楼2016-04-11 10:46回复
    崩质点力学的思想了,你先说说【【质点所受到的作用力形成的力矩】=【外力矩】】这句话的根据吧!


    2楼2016-04-11 13:46
    收起回复
      2025-08-26 20:08:43
      广告
      不感兴趣
      开通SVIP免广告

      仍以此图为例,假设雷文教授拿的是【两质点陀螺】
      当两质点位于同一水平线时,费曼教授的侧向作用力=0,两质点(上下)距离=0
      系统受到的外力矩=0
      这就要求【雷文教授的推力=0】
      就这么简单


      IP属地:北京3楼2016-04-11 14:55
      收起回复
        @雪鹰J
        哈工大的计算,或许没错;【质点所受到的作用力形成的力矩】=【外力矩】,也应该没错;错在我们。
        我们不该把哈工大的计算,直接搬到【两质点陀螺】上来。


        4楼2016-11-30 06:29
        回复

          我们先从【静力平衡】的角度看上图:
          雷文教授的推力要想和费曼教授的侧向作用力平衡,其力矩必须相等。
          当两质点的距离减小时,费曼教授的侧向作用力必须加大。
          当两质点的距离减小到零时,费曼教授的侧向作用力将加大到无穷大。
          在两质点陀螺中,陀螺从12点--6点钟处,变化到3点--9点钟处,相当于【上图】两质点间距离从最大变化到0;
          或者说:陀螺相对于3点--9点轴的转动惯量,从最大值变化到零;
          而陀螺相对于3点--9点轴的角加速度,从最小值变化到无穷大,但是:
          【质点所受到的作用力形成的力矩】却维持不变,恒等于【外力矩】


          6楼2016-12-05 19:46
          回复
            质点相对轴的转动惯量 I =mr^2
            r=Rcos(ωt)
            角加速度 β = M/I = M/m(Rcos(ωt))^2
            线加速度 α=β*r = M/mRcos(ωt)
            线速度 v= ∫αdt = (1/ω) *∫αdθ=(M/mRω)* ln(abs(sec(θ)+tan(θ))=(M/mRω)*ln(abs(sec(ωt)+tan(ωt))
            线速度的图象:参数为 θ


            7楼2016-12-05 21:43
            回复
              7楼图象为两质点陀螺的(因力矩的作用而产生的)质点线速度的变化规律。它相当于陀螺的进动角速度。由图象可知,两质点陀螺的进动角速度存在振动,但是振动幅度并不很大,尤其是现实中不可能存在理想的两质点陀螺,故:
              实际的【两质点陀螺】的进动角速度很“平稳”。
              而这,给了我一个难题:如何才能检测出【两质点陀螺】的进动角速度的振动?


              8楼2016-12-05 21:55
              收起回复
                v=(M/mRω)*ln(abs(sec(ωt)+tan(ωt))
                两边同时除以【进动半径】,也就是【重力矩的力臂】L,得:
                Ω=(M/mRLω)*ln(abs(sec(ωt)+tan(ωt))
                = (F/mRω)*ln(abs(sec(ωt)+tan(ωt))
                = (1/Rω)*g*ln(abs(sec(ωt)+tan(ωt))
                两质点陀螺的进动角速度,只和两质点的距离以及自转角速度有关,尤其是【和重力矩的力臂无关】。


                11楼2016-12-11 20:46
                收起回复
                  2025-08-26 20:02:43
                  广告
                  不感兴趣
                  开通SVIP免广告

                  对于薄盘陀螺,忽略转轴质量,其对3点--9点轴的
                  转动惯量 I = mR^2/4 ...............................................(@雪鹰J 这个计算正确吗?)
                  重力矩产生的角加速度 β = M/I = 4M/mR^2
                  (边缘)某质元的线加速度 α = β*R*cos(ωt);
                  该质元的速度 v= ∫αdt=∫β*R*cos(ωt) = [M/Iω]*r*sin(ωt);
                  该质元离竖直轴的距离 = r*sin(ωt);
                  该质元的进动速度 Ω = v/(r*sin(ωt)) = M/Iω


                  12楼2016-12-12 18:10
                  收起回复
                    【思路1:】
                    赤道惯量 :I = mR^2/4...........................................1
                    重力矩产生的角加速度 :β = M/I = 4M/mR^2........................2
                    (边缘)某质元的线加速度:α = M/I*R*cos(ωt);..............................3
                    该质元的速度 :v= [M/Iω]*R*sin(ωt);............................4
                    该质元离竖直轴的距离 =R*sin(ωt)...............................................5
                    该质元的进动速度 :Ω = v/(R*sin(ωt)) = M/Iω.......................6
                    【思路2】
                    由质点运动轨迹,反推质点加速度:α = 2RΩωcos(ωt);..............7
                    由【思路1】和【思路2】两头凑,我们知道(3)和(7)是相等的,
                    即:M/I*R*cos(ωt) = 2RΩωcos(ωt),Ω = M/2Iω。
                    ----------------------------------------------------------------------------------------
                    这说明【思路1】自(4)到(6),某个地方出现了问题。
                    @雪鹰J


                    13楼2016-12-13 10:02
                    收起回复
                      【思路1】
                      13楼的第3步到第4步;
                      (边缘)某质元的线加速度:α = M/I*R*cos(ωt);..............................3
                      该质元的线速度 :v= [M/Iω]*R*sin(ωt);............................4
                      【思路2】
                      有质点的运动轨迹求速度以及加速度得:
                      v= RΩsin(ωt);..................................................................................8
                      α = 2RΩωcos(ωt);.........................................................................7
                      ------------------------------------------------------------------------------------------------
                      如果我们认为 (3) = (7) ,则
                      Ω = M/2Iω
                      如果我们认为(4)=(8)则
                      Ω = M/Iω
                      -----------------------------------------------
                      @雪鹰J ;你能否明白我此楼给出的矛盾结果,以及该矛盾结果出现的原因?


                      14楼2017-01-03 22:52
                      收起回复
                        估计仅仅这样一说【计算科里奥利加速度,不能直接对v(t)求导】,你仍然难以接受
                        那就简化问题
                        看下图

                        AC绕A点匀速转动,角速度为Ω
                        D沿AC匀速运动,速度为v
                        现在请你计算D点的加速度
                        并分解为
                        径向加速度(沿AC方向)
                        纬向加速度(与AC垂直)----------------这东西就是科里奥利加速度
                        动手吧
                        等你完成计算,自己就能解决【3】和【4】


                        IP属地:北京15楼2017-05-18 14:08
                        收起回复

                          看这个。


                          16楼2017-05-18 21:23
                          收起回复

                            这儿有极坐标系加速度的推导过程。


                            17楼2017-05-18 22:19
                            收起回复
                              2025-08-26 19:56:43
                              广告
                              不感兴趣
                              开通SVIP免广告
                              【采用16楼术语,【横向速度】是vθ=ωVt,对应的加速度应该是Aθ=Vω。可他偏偏就多了个【2】,我记得你想弄明白来着。@zhpengzh 目前也陷于此】
                              套用公式能套出来了,直觉上也能理解了,严格的推导懒着去做了。


                              18楼2017-05-19 19:15
                              收起回复