项目部清洁家园活动:陀螺旋转问题[物理]

来源:百度文库 编辑:中科新闻网 时间:2024/03/29 07:47:16
质量为m,且分布均匀,的陀螺1,陀螺2,陀螺3
陀螺1:圆柱体,高为h,底面半径为r,椎底高度不计,问至少需给陀螺边缘
多大的切向初速度v0,才可使陀螺不倒。
陀螺2:正方柱体,高为h,底边长a,椎底高度不计,问至少需给陀螺边缘
多大的切向初速度v1,才可使陀螺不倒。
陀螺3:圆锥体,高为h,底面半径为r,问至少需给陀螺边缘
多大的切向初速度v2,才可使陀螺不倒。
问得不够清楚吗?

那就探讨下 陀螺 旋转不倒 所需具备的 内在 和 外在 条件吧,说说想法也行啊

1.旋转具有稳定性。陀螺上的每一个点,都在一个跟旋转轴垂直的平面里沿着一个圆周转。按照惯性定律,每一个点随时都竭力想使自己沿着圆周的一条切线离开圆周。可是所有的切线都同圆周本身在同一个平面上。因此,每一个点在运动的时候,都竭力想使自己始终留在跟旋转轴垂直的那个平面上。由此可见,在陀螺上所有跟旋转轴垂直的那些平面,也竭力在维持自己在空间的位置。这就是说,跟所有这些平面垂直的那旋转轴本身,也竭力在维持自己的方向。

2.从力学角度,陀螺在旋转过程中,应该受到三个力:重力、支持力和摩擦力,而维持陀螺旋转的是重力和摩擦力。在这里不能简单的把三个力归结到一点上,作一个矢量平衡,实际上重力是均匀的作用在陀螺整体,在旋转过程中,陀螺各点在重力作用下维持平衡。陀螺质量越大,旋转后越容易平衡;质量越均匀,旋转越稳定;重心越低,旋转也越稳定。
摩擦力是使陀螺维持旋转的作用力,支持面相对粗糙,提供的摩擦力越大,陀螺越容易维持旋转,反之支持面越光滑,旋转稳定性越差。这里要注意一点,陀螺平稳旋转时,其旋转轴并不是垂直于支持面的,而是在不停的抖动,以获取摩擦力,维持旋转平衡。陀螺旋转速度快,其抖动幅度相对较小,随着转速减慢,陀螺为维持平衡而加大抖动幅度,以获取更大的摩擦力。

3.陀螺旋转中的力平衡,不是简单的矢量平衡,我想应该是力矩平衡,难点在于很难计算陀螺旋转轴与支持面垂线的夹角。
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陀螺旋转而不会倒,我想一定要有外力支持着它旋转,还有就是与地面的摩擦与风的因素。
假设无摩擦加无风的情况下,就只有一次外力的支持。我想它可能也会倒,因为它无法保持平衡,会失去重心。(只是我的猜测,不过好象又不对,因为无摩擦加无风,会失去平衡吗?)你觉的呢?

其次就是要有外力一直支持着它旋转,同时又要保持平衡。

什么啊??????

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不会,很好奇一和二不提供速度它会倒吗?

1.旋转具有稳定性。陀螺上的每一个点,都在一个跟旋转轴垂直的平面里沿着一个圆周转。按照惯性定律,每一个点随时都竭力想使自己沿着圆周的一条切线离开圆周。可是所有的切线都同圆周本身在同一个平面上。因此,每一个点在运动的时候,都竭力想使自己始终留在跟旋转轴垂直的那个平面上。由此可见,在陀螺上所有跟旋转轴垂直的那些平面,也竭力在维持自己在空间的位置。这就是说,跟所有这些平面垂直的那旋转轴本身,也竭力在维持自己的方向。

2.从力学角度,陀螺在旋转过程中,应该受到三个力:重力、支持力和摩擦力,而维持陀螺旋转的是重力和摩擦力。在这里不能简单的把三个力归结到一点上,作一个矢量平衡,实际上重力是均匀的作用在陀螺整体,在旋转过程中,陀螺各点在重力作用下维持平衡。陀螺质量越大,旋转后越容易平衡;质量越均匀,旋转越稳定;重心越低,旋转也越稳定。
摩擦力是使陀螺维持旋转的作用力,支持面相对粗糙,提供的摩擦力越大,陀螺越容易维持旋转,反之支持面越光滑,旋转稳定性越差。这里要注意一点,陀螺平稳旋转时,其旋转轴并不是垂直于支持面的,而是在不停的抖动,以获取摩擦力,维持旋转平衡。陀螺旋转速度快,其抖动幅度相对较小,随着转速减慢,陀螺为维持平衡而加大抖动幅度,以获取更大的摩擦力。

3.陀螺旋转中的力平衡,不是简单的矢量平衡,我想应该是力矩平衡,难点在于很难计算陀螺旋转轴与支持面垂线的夹角。