探索| 离心力

想象一个围绕中心旋转的圆盘,角速度为ω。在圆盘上有一个质量为m的木块,由绳子连接,绳子的另一端固定在圆盘的中心。木块随圆盘一同转动,假设没有任何摩擦力,木块的旋转是由于绳子的拉力。对于在圆盘上随其一同转动的观察者来说,木块是静止的。根据牛顿定律,木块受到的合力应为零。但实际上,木块只受到一个力,就...

诡异的“欧拉圆盘”,在镜面上越转越快,能量从哪里来?

实际上,在转动的过程中,圆盘受到的摩擦和滚动阻力会让它的重力势能变小,随着圆盘高度的不断下降,圆盘与旋转平面之间的夹角越来越小,这会导致角速度(ω)的分量逐渐增大。其中一个分量可以看做圆盘绕自身方向旋转——另一个分量是绕垂直轴旋转——它们两个的增大会带给我们一种圆盘“越转越快”的直观感受。...

月亮为什么总是一面朝向地球?潮汐是如何形成的?

此时如果我们站在圆盘上看,就会觉得小球离中心点越来越远,好像有一种力正在拉着小球向外运动,我们可以把这种力叫做惯性离心力。经过物理学的推导,惯性离心力的公式为:其中m表示物体的质量,r表示物体到旋转圆心的距离,而ω称为角速度,表示物体旋转的快慢,它的大小等于2π与旋转周期的比。从公式可以看出:物体的...

物理学咬文嚼字之一百:万物皆旋(上)

不同于(x,p)坐标系,作用量—角坐标系可以在不解运动方程的情况下得到转动或者振荡的频率。平动对应加法。加法与乘法能定义矢量的代数,看样子可以从关于位置和速度(动量)的矢量代数的角度看待转动问题。还可以反过来理解,叉乘和rotation有关。那么,别的抽象的乘法呢?比如在代数方程的根号可解问题中,有阿贝尔引理,设...

柯春旭 刘萍 | 扑克牌飞行的动力学分析

可以看出,在出射俯仰角、速度、高度相同的情况下,扑克牌旋转角速度越快,飞行距离越远。2.4出射高度对扑克牌飞行距离及落点的影响控制出射俯仰角为5°,出射速度和角速度分别为v=7.91m/s,ω=132.89/s,改变出射高度依次为0.7m,0.9m,1.1m,1.3m,1.5m,发射扑克牌,记录发射54组扑克牌的落点,并且求出该初...

清华校友提出新型滚动运动方式,能实现微粒子群的高效运输

借助这一模型他们发现，在没有旋转磁场的情况下，微链的旋转角速度为零，而且不会发生滚动(www.e993.com)2024年12月19日。同样，在没有声驻波场、但是存在旋转磁场的情况下，偏心距离会在时间上保持恒定，同时并不会生成滚动运动。因此，只有一并施加旋转磁场和声驻波场时，微链才会发生滚动运动。图|微链沿着声学虚拟墙滚动机制分析（来源：Nature...

漫谈冰球大力击射中的力学原理

表1杆长为30cm时,不同旋转角速度ω下圆盘形物体的滑行距离l情形2:不同的直杆长度r固定直杆的旋转角速度ω=3.6rad/s,直杆的长度r分别取为30cm,35cm和40cm。通过实验数据表2可见,当r=30cm时,通过3次实验测得圆盘形物体的平均滑行距离为45cm;当r=35cm时,通过3次实验...

打水漂的奥秘

陀螺旋转与角动量守恒从克拉内博士的实验可以得出,当石头和水面撞击时,石头和水面保持20度的夹角就能产生最多次的弹跳。因为在这个角度入水时石头和水面的撞击的时间段最短,消耗的动能也是最少的。所以这个角度也被称为“黄金20度”。值得注意的是,因为不管你丢石头时的速度多大,转速多快,从什么角度丢,只要石头和...

地球磁场—赖以生存的环境—第八章 带电粒子流作用下的磁场

1、偶极磁场的慢旋转磁层　有些行星生成较强的偶极磁场，这一磁场的磁压，足以在离行星相当远的距离处与太阳风的动压相平衡，形成磁层顶。同时，这些行星的旋转速度很慢，旋转对于磁层结构的影响可以忽略。地球磁层就属于这种类型。2、偶极磁场的快旋转磁层　有的行星生成较强的偶极磁场，而这些行星的旋转速度较...

为啥我们想象的宇宙飞船老是「滚筒」状的?

圆周运动的物体所要承受的离心力,等于自转角速度的平方乘上旋转半径,比如太空城的半径如果是10公里,那么当它每200秒自转一周时,它在内壁上产生的离心力就和地球上的引力加速度是差不多的。地球上的人类其实除了一直被地球的引力所圈粉,还一直承受着地球自转而产生的离心力,只不过这个离心力非常非常小,即便在赤道...