陀螺进动的官方解释
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吧务
level 14
雪鹰J 楼主
【官方的方法】
遇到此类问题,部分同学就说【自己去查书】【书上有】【自己去网上搜,这么简单还问】
说这些话的人,很可能自己都没弄明白教材的说法,直接一点就是自己也不知道陀螺为什么会这样运动
下面一起来看看教材怎么说
张三慧《力学》截图
(其他教材大同小异,均来自西方)
本质就是【角动量定理】dL/dt=M=r×F
只要知道转子自转方向可以确定角动量方向,知道外力可以确定外力矩方向
用右手简单比划两下就知道进动的方向dL
这被称为【右手螺旋定则】
理论符合实际
人们常说【书上有】,指的就是这个,包括那些没看过书的人
因为书上只有这个,欧拉方程、拉格朗日方程的基础也是角动量定理,不过是弄成了复杂形式
OK,到这里你明白了吗?知道陀螺为什么进动而不倒下吗?
【小插曲】
一般教材的示意图基本都与上图类似,角动量与自转轴画在一起。其实这样做容易引起混淆,容易给人以【角动量】就是【陀螺】的错觉
改变一下转子的自转方向,角动量定理仍然适用,如下
文字叙述也很简单,只需要把第一图的相应的【左】改成【右】即可
同样符合实际情况
===============================
还是那个问题【到这里你明白了吗?知道陀螺为什么进动而不倒下吗?】
许多人说【我明白了!】【我想通了!】
然而,蜚声世界的理查德费曼教授却不这样认为
到了此刻,洞察力超凡的理查德费曼说
理查德费曼说【(角动量定理)只是数学上的事情】,而不是【物理的方式】
或者说,角动量定理,并没有用物理的方式给出解释
更直接些,教材的方法并没有解决【陀螺为什么进动而不倒下】这个问题
沃尔特雷文教授,在讲完刚体力学理论临下课前,对同学们说
【Amazingly nonintuitive,if you have problems with this,you're not alone】
不可思议的反直观性,不只是你们想不通
无奈啊
绝大部分同学,竟然【想通了】
这就【大众】与【大师】的区别
没有一定的洞察力,还真是一想就通,或者不想就通
2021年07月20日 07点07分 1
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
还要明确一点
【很简单的一个机械陀螺仪,想了解其中力学知识可以自行百度,能来贴吧不会百度都不会吧】
有人会这样建议,去自行百度
这里需要强调【百度来最靠谱的,就是一楼教材】
除此之外,你还会百度出一堆什么离心力、向心力、角动量守恒等等,还有许多乱七八糟的东西
那些都是误人子弟的垃圾
如果有人接受了这个【自行百度】的建议,一定要注意鉴别,切记切记
2021年07月20日 07点07分 2
我从来只信北大清华中科院,不过我没这个命,在指尖陀螺还没出世时,我就已用这种有框陀螺来扳指劲了。
2025年01月20日 01点01分
level 1
感谢科普,虽然一下子看不懂,但是可以促进思考
2021年09月20日 05点09分 3
欢迎光临。可参考楼下,不过可能又被隐藏了[呵呵]
2021年09月20日 14点09分
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
如果你看了以上教材,却仍然不明白下面这个陀螺【为什么】如此运动
那么恭喜你,你是沃尔特雷文教授所说的【想不通】群体的一员
这说明你有自己的思想,具有追根寻源的来自人类本初意识的探索精神
这种精神,是人类进步的源泉
我不知道这位同学ajnemo 看到一楼哪个阶段【一下子看不懂】了,但是全力支持你思考
有什么看法或者疑问,欢迎随时提出来
我这些年几乎都是在思考上面这个东西,多多少少有些心得,相信能够搭的上话
另外再明确一些基本逻辑
角动量+力矩(费曼、雷文两教授课堂所授知识),更进一步会有人祭出欧拉动力学方程、拉格朗日分析力学方程、四元数、旋转矩阵等等远离大众的超级复杂的东西
不要被吓住
那些东西的基础,就是【角动量+力矩】。不过是将其分解为各轴分量、或者做成了等价的矩阵
其本质就是角动量+力矩,角动量定理dL/dt=M=r×F
无论弄多么复杂,万变不离其宗,L=R×P=JΩ、M=r×F
本质上就是顶楼张三慧《力学》教材5.7内容
如果这页教材说不清楚,那么基于此的所有理论也就都不可能说清楚,无论是欧拉还是拉格朗日,还是四元数
尤其是拉格朗日分析力学,将惯性力引入惯性系,直接对抗牛顿力学。令本就不甚清晰的力学理念更加迷幻,不建议过多关注。当作技术手段未尝不可,做为理论朔源,不堪重任
2021年09月21日 00点09分 5
吧务
level 14
雪鹰J 楼主
..........图1
中心意思是说,由于重力mg向下,重力矩M=r×mg的方向为水平,且垂直于角动量L
如果转子自转方向与5.22相反,如此图
........图2
角动量L就在相反的方向,如下图
.......图3
顺着角动量L的方向看去,重力矩M指向L的右侧
【因此】角动量增量dL的方向也水平向右
既然这增量dL是水平方向的,所以角动量L的方向,也就是自转轴的方向,就不会向下倾斜,而是要水平向右偏转
这就是力学教材对图2陀螺进动的解释
这也是理查德费曼称之为【数学的事情】的解释------本意可能是说数学的向量叉积
这也是沃尔特雷文教授称之为【不可思议】的事情
当然,本理论涵盖所有力矩作用下自转刚体的进动行为,包括电子的进动以及天体的进动
当前,这些进动行为都是用这种【不可思议的】【数学的事情】来解释
事实就是如此。几百年来,主流除此之外别无他法
这也被一些目光锐利头脑清晰的网友嗤之以鼻
然而,纠正一个【自行车也是靠了回转仪效应才得以保持稳定】如此清晰明确且无关大局的错误观念,都难如登天
更何况要触动力学的根本角动量定理dL/dt=M
所以,最终的结果很可能是,这种似是而非的解释或者说理论,继续统治力学直至永远
2021年09月21日 13点09分 6
level 1
个人觉得应该考虑一个实验,如果在做车轮进动实验时,的连接支撑点和车轮的杆是光滑的,还会不会有进动,是不是说连接杆越光滑,进动就越不明显,(进动个人倾向于是摩擦力和(整体陀螺是对于支点有一个初始线速度,车轮实验是车轮对杆有一个角加速度,杆又对支点有一个线加速度(在摩擦力的相互作用影响下);
欸实在想不明白陀螺为啥不会掉,按理说不会掉下来应该就是在某一刻角动量守恒了(角动量守恒条件不就是外力矩等于零嘛),但按照力学分析就没有一个外力矩和重力矩抵消,只能自己理解就是转动的能量产生了一个和重力矩相反的矩,
要是按照角动量来解释,个人认为觉得是把已经确定会发生的现象用新的名字总结了一个计算规律来定义这样就会发生这样的现象而不是解释了为什么会发生这样的现象,这个是不能理解的地方。
不是不懂一些所谓科学家在怎么强行解释,而是觉得这样强加的假象转矩和角动量方向是没有任何实际意义的,不能和力或者速度方向在实际中能观察的实际的变化方向保持一致,纯粹假象的方向却能解释一个实际的运动方向这是我个人觉得完全不科学的,其实也就是那个向量叉乘点成都没有任何实际意义,只是为了解释而创造的词汇或者叫定义
2021年12月18日 11点12分 9
有深度[大拇指]。欢迎光临
2021年12月18日 12点12分
@雪鹰☔ 我觉得咱俩对这个现有比较官方的解释看法比较一致,可以强行解释,但是不能说明原由[笑尿]为了解释而解释
2021年12月18日 13点12分
@chevalier 是这样。有如此认识的人不多,再次表示欢迎
2021年12月18日 13点12分
@雪鹰☔ 知乎上讨论的好像更多
2021年12月18日 14点12分
吧务
level 14
惯性力这个大坑,能装多少人?
2022年09月19日 08点09分 12
level 1
简单的东西被搞得这么复杂,把复杂的说简单才牛逼
2024年12月11日 11点12分 13
欢迎光临
2024年12月12日 00点12分
@雪鹰J 牛B 不仅止于长话短说,而是概念及用词贴近生活,让普罗大众也不难理解,如果可以做到 只要不是文盲就能懂。那自然最理想。
2025年01月17日 19点01分
@MrCU204 科学不是过家家,不是用来作为兴趣嗜好打发时间的。
2025年01月20日 01点01分
level 6
由腕力球面世到现在,甚至从物理学萌芽至今,对进动的实验设置难道就只有这两种?!
刚才,我忽发奇想,以腕力球试做进动实验,发觉那腕力球 无论怎样摆放都是不会进动的,
纳闷了那么一会儿,终于明白,因为,腕力球的外壳相当于地球仪陀螺的 子午框,以 子午框 为支承或悬吊,陀螺质心跟支点的连线 跟重力指向总能完全重合,那就没有导致陀螺倾覆的力量,腕力球进动不起来就合理了,后来又想到,以赤道框作为地球仪陀螺玩具的支承点 (模拟太阳引力),结果跟以钉脚为支点一样,会进动。
2025年01月17日 18点01分 14
如果你不懂工程数学,不能把操作做得精确,也做不了一些高阶的实验,那就不要唸理工科,否则,即使不误入歧途也难成大器。
2025年01月20日 00点01分
level 5
简单也好,复杂也罢,不投合的就勿强融,父母老师没教你的吗?
如果没有,就挨社会一顿毒打长长记性好了,专业人士从来没有传道授业解惑的义务,不懂,就自学,学不进就死心,就这么简单,真想成才就好好找所学校按步就班进修去,然后在工作中吸取实务经验,
技术殿堂从来就不是那些非专业人士所应染指,连学术名词专业述语都不会,何以跟行家们沟通,科普甚么,让闲人掺和只会添乱,随随便便的请教没意义,只为求知还不如不学。
2025年01月18日 01点01分 15
欢迎光临。只是这里主要列举了教材的解释以及费曼教授对该解释的评论,实在看不出这位朋友在训斥谁
2025年01月18日 06点01分
@雪鹰J 204君是我相识于现实的朋友 (先前算是敌人),他很有求知欲,但我觉得,有些回头路应该走,就如吃饭,你就老老实实安心吃饭,不要浪费食物就好,米怎样种出来,如何卖到千家万户,犯不着百姓操心…………
2025年01月20日 00点01分
@雪鹰J 专业学问,不是茶余饭后的闲言,社交联谊的谈资,首先,别以为逛一通论坛就能成大神,其次,学不致用就是浪费,只为求知而不为科技发展添砖加瓦,倒不如不学无术,专业学问不能走下神坛,一旦飞入寻常百姓家,或有荒腔跑调之虞,论坛中一知半解的民科一大堆,有谁最终得成正果?
2025年01月20日 00点01分
@贴吧用户_G3ZDJN3 不错,专业学问,的确不适合大众。但是基本原理应该浅显易懂,比如苹果为什么会掉下来而不是升上去?那是因为它与地球之间存在引力。OK,到这里就算科普完毕。至于引力如何计算或者为什么会有引力,那是另外的问题,不能穷追
2025年01月20日 12点01分
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