陀螺仪旋转持久性理论分析

陀螺仪旋转持久性理论分析

本文整理自周晓庆博客:陀螺仪旋转持久性理论分析(上)

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1 条评论:

  1. 吴建国说道:

    文章很长,打开时对于是否看完还不确定,后来看完了,并且看了以前的评论。

    周晓庆这篇文章论证了不计空气阻力的前提下,初始角速度一定的条件下,陀螺转动时间与陀螺质量无关。文章最后指出:用较粗的铁丝制作陀螺转动更为持久;空气阻力等因素,实际上是需要考虑的。

    空气阻力的性质是否足以解释实际的铁丝陀螺?我试着这么考虑:铁丝直径增为2倍,铁丝横截面积会增为4倍,铁丝质量增为4倍,而铁丝横截面的周长只增为2倍,铁丝侧面积只增为2倍,相应地,铁丝侧面所受空气阻力只增为2倍。铁丝陀螺的质量增为4倍,空气阻力只增为2倍,因此,使用较粗的铁丝能够制作表现较好的陀螺。相比滑动摩擦力的力臂,空气阻力的力臂大得多,所以空气阻力的负面作用并不小。

    这样看来,空气阻力对于不同粗细铁丝的影响,可以解释铁丝陀螺的实际表现。那么原文的意义在哪?原文解决了“陀螺质量增大导致滑动摩擦力增大”是否影响陀螺性能这个重要问题。

    铁丝陀螺,通过增加材料粗细而增加陀螺质量,并不会增加陀螺外围尺寸。因此不需要考虑陀螺设计改变时,一定角速度对应的陀螺边缘线速度发生改变,空气阻力随陀螺边缘线速度改变而改变。对于古老式样的用木头和钢珠所做的陀螺,质量增加伴随陀螺外围尺寸的增加,情况就不同了。

    周晓庆文章把动摩擦因数作为常量处理,这是没问题的。有同学根据2009年物理教师杂志“滑动摩擦力在一定范围内与接触面积无关”一文提出“”接触面积是会影响摩擦力大小的”,有点偏。那篇杂志文章好像也没有明白地说点什么。

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