新版本公告
~~空空如也
加载中
加载中
表情图片
评为精选
鼓励
加载中...
分享
加载中...
文件下载
加载中...

接下来我们看看有章动的情况下的定性分析。

就像欧拉-潘索情况下有潘索描绘,可以让我们直观地想象刚体的运动,拉格朗日-泊松情形也需要一种图像表示方式。

我们重点关注进动角速度的方向。

由(5.28)或(5.2),我们可以发现,当章动角逐渐变小到某个锐角,即章动角的余弦值逐渐变大到某一个正值时,我们可以发现进动角速度逐渐变小,变为零,然后反向,变大,直到章动角到达最小值后章动角速度反向,进动角速度也变减小,变为零,然后反向到与原先同向。

如果上述情况可以达成,那么进动角速度为零的临界章动角θc,由(5.2)有:

θc=arccos(LzI3ω30)(5.44)

那么记x2、x3对应的角度为θ2θ3

那么我们可以分类:

θc>θ3>θ2(a)

θ3=θc>θ2(b)

θ3>θc>θ2(c)

θ3>θc=θ2(d)

θ3>θ2>θc(e)

我们现在关注自转轴在以固定点为球心的球面上划出的轨迹。

这个也不好用电脑画,只能再次用手了 sticker

抱歉各位,只能再看我的渣画了。

不妨设θ>θc时,进动逆时针,反之,顺时针。

那么有图像:

(实线表示θ2θ3所对应的等章动角线,虚线表示θc所对应的等章动角线,带箭头的实线即表示自转轴再以固定点为球心的球面上划出的轨迹)

微信图片_20240207182320.jpg

欸等等,这里b,d情况是不是有点不对劲?为啥会出现突变,不是说不能突变吗?实际上这里并没有什么问题,此时进动角速度为零,那么轨迹的斜率,章动加速度比进动角速度当然不存在。

实际上,d反而是最常见的情况,接近直立的陀螺倒下来便是如此。这也解释了为什么陀螺不会倾倒。很多科普视频上说,重力给了个力矩,所以角动量沿着重力的力矩方向改变,而重力的力矩无z轴的分量,所以角动量的方向旋转改变,大小不变陀螺便不会倾倒。然而这是错的,如果陀螺倾倒,角动量某个分量大小增加,也满足。所以,这种解释仅适用于规则进动的情况。有章动的情况,定量计算就是拉格朗日-泊松情形的一般规律(5.22)。而定性解释,可以用上图理解。舒幼生先生的力学中给出了一个非常好的定性说明。如果进动角速度太小,那么由角动量的旋转所带来的角动量变化,将小于重力的力矩导致的变化,于是陀螺将会向下章动,形成重力力矩方向的角动量。而此时,由上文的讨论,进动角速度也同时增加,角动量矢量旋转导致的变化逐渐变得等于、大于重力的力矩导致的变化,于是陀螺开始减小向下章动的角速度,逐渐转而向上章动。这不仅解释了陀螺为何会倾倒,也解释了章动的产生。


游客没有发表内容的权限。想参与大家的讨论?现在就 登录注册
文号 / 929179

名片发私信
学术分 0
总主题 10 帖总回复 121 楼拥有证书:进士 机友
注册于 2020-08-28 12:52最后登录 2025-04-15 23:40
主体类型:个人
所属领域:无
认证方式:手机号
IP归属地:广东

个人简介

火箭爱好者

文件下载
加载中...
视频暂不能访问,请登录试试
仅供内部学术交流或培训使用,请先保存到本地。本内容不代表科创观点,未经原作者同意,请勿转载。
音频暂不能访问,请登录试试
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

插入资源
全部
图片
视频
音频
附件
全部
未使用
已使用
正在上传
空空如也~
上传中..{{f.progress}}%
处理中..
上传失败,点击重试
等待中...
{{f.name}}
空空如也~
(视频){{r.oname}}
{{selectedResourcesId.indexOf(r.rid) + 1}}
处理中..
处理失败
插入表情
我的表情
共享表情
Emoji
上传
注意事项
最大尺寸100px,超过会被压缩。为保证效果,建议上传前自行处理。
建议上传自己DIY的表情,严禁上传侵权内容。
点击重试等待上传{{s.progress}}%处理中...已上传,正在处理中
空空如也~
处理中...
处理失败
加载中...
草稿箱
加载中...
此处只插入正文,如果要使用草稿中的其余内容,请点击继续创作。
{{fromNow(d.toc)}}
{{getDraftInfo(d)}}
标题:{{d.t}}
内容:{{d.c}}
继续创作
删除插入插入
插入公式
评论控制
加载中...
文号:{{pid}}
笔记
{{note.content}}
{{n.user.username}}
{{fromNow(n.toc)}} {{n.status === noteStatus.disabled ? "已屏蔽" : ""}} {{n.status === noteStatus.unknown ? "正在审核" : ""}} {{n.status === noteStatus.deleted ? '已删除' : ''}}
  • 编辑
  • 删除
  • {{n.status === 'disabled' ? "解除屏蔽" : "屏蔽" }}
我也是有底线的