银河负熵 发表于 2008-7-27 18:28

原帖由 雪鹰J 于 2008-7-27 17:24 发表 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif
刚体的转动惯量必须指明对哪个轴,比如你说的圆环,对直径的和对中心轴的转动惯量不同

我根据你的图(角加速度沿x轴),理解你的转动惯量应该是对水平直径的

但是根据你的“I=mR²是薄圆环的惯量公式”分明又是对中心轴的

http: ...


这个转动惯量始终是沿水平直径旋转的。I=mR²是薄圆环的惯量公式是对中心轴的。这里的确有一个错误,不过我用I来表示的近动速度公式,这个mR²的错误不会对这个进动公式推导产生影响。

另外可否帮忙算一下对水平直径的圆环的惯量?

银河负熵 发表于 2008-7-27 18:41

找到公式了:薄圆环对水平直径的惯量I=mR²/2;薄圆盘对水平直径的惯量I=mR²/4;

这个带入前面发的公式应该就可以了。

银河负熵 发表于 2008-7-27 18:48

不好意思,修正一下:

雪鹰J 发表于 2008-7-27 21:20

首先我要问你,你对自己的思路是否有充分地把握




如果有,那么,结果还是不对

不过尽管结果有误,但是我要恭喜你,你的思路是正确的

虽然我还没有完全弄清楚细节,但是仅凭你将进动角速度与角加速度β关联,就可以断定你的大方向正确

教科书上规则进动的进动角速度公式为Ω=M/Jω
其中J近似为陀螺对中心轴的转动惯量(当陀螺高速自转,Ω<<ω时,高度近似)
具体到你采用的薄圆盘,进动角速度公式应为Ω=M/Jω=M/ωmR²/2;而你的结果应该是Ω=M/Jω=M/ωmR²/4
中轴转动惯量J=2I

两者相差一倍,这可以在旋转运动矢量合成中消除▲

我一再追问你β,就是想看看在你的思路中他的作用,要知道,经典力学刚体定点转动理论是不考虑它的!
既然你的分析“与β有直接关系”,说明你脱离了经典力学,与本贴1楼的思想非常接近,同时也会与熊猫的142楼相符(不过熊猫看到自己的正确思想不符合教科书,吓得再也不敢提自己的142了)

力矩→角加速度→圆盘边缘余弦形式的线加速度→圆盘边缘正弦形式的线速度→圆盘规则进动→陀螺规则进动
或许这就是真正的图像


所以,如果你坚信自己的思路有道理,那么我们必然成为盟友
我也认为,只有从质点运动角度来理解,才算是真正揭开了陀螺运动的面纱,真正用f=ma统一了平动和转动
而深入到质点进行分析,角加速度β不可回避


无论你的意见如何,我都要恭喜你参透了陀螺运动,也许你的理解就是真理!
同时也进一步说明我在1楼的论述或许有些道理,因为已经有你和熊猫各自独立地都走到了这里,而且,你们两个显然都不是等闲之辈,不管你们是否继续坚持自己的思路,都要谢谢你们!谢谢!
如有可能,很希望与你联手~

雪鹰J 发表于 2008-7-29 07:51

怎么样?吓到了吧?

早在2000年前,伟大的古希腊天文学家阿里斯塔克就认为:
一个大的东西不应该绕小的东西转动,于是他提出了“日心地动说”(可惜未被当代人接受)。他认为地球一方面每天自西向东转一周,导致天体的东升西落景象。另一方面它又在一年中绕太阳公转一周,水、金、火、木、土等行星也是一样绕着太阳公转。

可惜啊,他的这个伟大而正确的思想受到了极端的排斥,理由是人们只看到了“天体绕着地球转”,因此托勒密的均轮本轮系统(浑天说)作为标准教材在西方盛行一千多年,人们坚信这就是真理,并且宁肯相信托勒密纳修修补补的八十多个本轮,也不肯接受的阿里斯塔克先进的“日心说”,因为托勒密的学说更接近人们的直观感觉(太阳天天绕着地球转),尽管这个盛行千余年的学说根本就说不清“天体为什么绕地球转”


陀螺也是一样,人们根据陀螺的客观运动,总结出“螺旋定则”,并应用它描述陀螺以及一切旋转运动,认为这就是“真理”了,并由此创建了庞大复杂的理论体系。殊不知,这就和托勒密对天体运动的描述一样,完全是直观的朴素的初级的认识,因为这个理论体系根本就说不清“陀螺为什么会如此运动”

真正要理解陀螺运动,必须深入到质点运动,就像你的分析一样
我认为这才是像“因为地球自转,所以天体绕地球旋转”一样简洁清晰的道理

在前面我说过
原帖由 雪鹰J 于 2008-7-1 08:40 发表 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif
熊猫为什么不反驳?
你是否承认,如果要走f=ma的道路,必然会回到1楼,也就是你的142楼?
原帖由 bearcat 于 2008-7-1 15:49 发表 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif
2、显然,我没有否认这个(我只是建议你学习一些更深入的东西,这是正路)。你可以继续我的142楼,把它定量化,或者把你的1楼修改成容易看懂的样子(规范一下每个式子的参照 ...

显然,熊猫看到了这一点,但是他坚定地扔掉了这个清晰的解释,义无反顾地强烈建议我学习更深入的“陀螺进动就和苹果掉下来一样正常”的《分析力学》,实际上也就是建议我深入研究托勒密的第80个本轮的画法
我认为,这才是舍本逐末

银河负熵网友,如果你认为自己的分析有道理,请不要放弃,那不是固执,而是坚持真理

力是改变物体运动状态的原因=力矩是改变物体转动状态的原因

这是牛顿思想的精髓,陀螺的进动,必然与力矩直接关联,简单而直接的联系,就是:
力矩→角加速度→圆盘边缘正弦(余弦)形式的线加速度→圆盘边缘余弦(正弦)形式的线速度→圆盘规则进动→陀螺规则进动
而不是什么dL=Mdt,L'=L+dL

因此,要寻找陀螺运动的真理,你应该相信自己,你找到了!

银河负熵 发表于 2008-7-29 12:20

说到参透或者革命我实在不敢当。因为我专业的原因,我没有受过大学物理的专门学习,但是高中数理成绩不错。原因是爱好,喜欢刨根问底,经常花业余时间研究自己提出的一些问题(教科书中没有涉及)并证实之。

       其实我对陀螺的分析没有先入为主的某种理论,而是近可能的把全部因素表达出来,然后推断它产生的效果,进动很自然的出现了,章动也出现了(日后详细分析),用到的公式是牛顿运动定律和转动定律。没有用高深一些的角动量定律或者欧拉方程(再说也不熟悉)。这样的效果就是比较直观,画图也是为了直观,这样就会很容易看明白,原理也会表现的通俗易懂。

       另外很喜欢讨论这些所谓的高深话题,很锻炼一个人的思维和创造力,照本宣科却不会有这种作用。即使是前人已解决的问题,我也不想直接去看他们的解决过程,想在一点启示下自己推导,演绎一下,这样会体验前人的创造乐趣。

       说了这么多感想,回到陀螺话题,我认为雪鹰的精神符合科学精神,敢于怀疑教科书,敢于自由探索,这就是研究的精神和创造的乐趣,即使最终与前人不谋而和,也对这个问题有了比别人深刻的认识,因为你探索了其它途径,也就是走了弯路,或是别人没有走过的道路,好像一个登山的人,无限风光在险峰!走大马路却没有这种乐趣!哈哈。

雪鹰J 发表于 2008-7-29 16:47

很高兴你没有被吓倒!好极了

“用到的公式是牛顿运动定律和转动定律”,的确如此,这比干说“陀螺不倒很合理”或者用手指头(叉积方向)比划陀螺该怎么运动上升了一个档次

实际上,解释陀螺运动,角加速度公式(基本转动定律)就够了,从力矩出发直接推导出陀螺的运动,这应该是正道

祝贺你走上了这条真理之路

但是你要注意,这个思路是要遭到他人嘲笑的,你如果仔细看过这个帖子,就能够看到那些无知的嘲笑和讥讽

另外,如有兴趣继续深入,建议先不要涉及章动
我认为应该首要解决规则进动角速度问题,深追下去就会逐步揭开真相
请先分析自转角速度、力矩等条件相同的前提下,以下两个规则进动的陀螺进动角速度是否相等,如不等,应相差多少倍

银河负熵 发表于 2008-7-31 01:36

我认为ω1正比于β,而β=M/I,所以ω1反比于I

得出两物体:ω1/ω1`=I`/I

两者进动角速度与对水平直径惯量成反比

银河负熵 发表于 2008-7-31 01:48

教科书上规则进动的进动角速度公式为Ω=M/Jω
这个公式能否再详细资料说明一下,我这里没有。另外是否适用我说的这种陀螺,我想应该先把自己的推导纠错一下……

银河负熵 发表于 2008-7-31 14:08

桌面陀螺进动研究:

受力分析


净力和内力


所受净力矩




进动分析

雪鹰J 发表于 2008-8-1 10:00

原帖由 银河负熵 于 2008-7-31 01:48 发表 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif
教科书上规则进动的进动角速度公式为Ω=M/Jω
这个公式能否再详细资料说明一下,我这里没有。另外是否适用我说的这种陀螺,我想应该先把自己的推导纠错一下…… ...



http://202.117.80.9/jp2005/25/dzjc/Reading/R_xuanjin/xuanjin1.htm

你怎么就一定认为“应该先把自己的推导纠错一下”,为什么如此不相信自己?

原帖由 银河负熵 于 2008-7-31 01:36 发表 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif
我认为ω1正比于β,而β=M/I,所以ω1反比于I

得出两物体:ω1/ω1`=I`/I

两者进动角速度与对水平直径惯量成反比

这正是与教科书矛盾之处,也正是我认为你有道理的地方

请看实验

http://www.56.com/n_v198_/c18_/16_/14_/xueyingdaofenghan_/1179238071_620_/74815_/0_/13880552.swf


再次声明,本实验只能参考,不能作为依据
因为我不能做到“定点、无摩擦、标准形状、理想刚体”等等,试验不符合理想要求,电机的影响也不能忽略
而且实验结果也不稳定
但是,定性观察,两个陀螺的进动是不一致的

为此,我多次要求对手们提供两陀螺进动角速度一致的实验事实,包括让熊猫去寻找
但是时至今日,一例这样的事实都没见到
因此初步断定,经典力学的Ω=M/Jω没有事实基础

请不要因为与经典力学有冲突,就立即否定自己
要理性地、实事求是地分析冲突原因


关于你的“桌面陀螺”(即拉格朗日重力陀螺)
我相信如果仍然遵循你的“角加速度起决定作用”思想,应该还是正确的,说穿了,“陀螺进动”不过如此

就像传说中的“哥伦布竖鸡蛋”一样,别人不是做不到,而是根本就没想过去做
陀螺也是这样,可以说,熊猫、你、还有我,都走到了一起,这说明这条路是可行的

当然,这需要一定的洞察力、清晰的头脑、甚至还需要勇气,浑浑噩噩之人,是永远也不会明白的

希望你坚定地走下去,只要认为有道理,就应该坚持

银河负熵 发表于 2008-8-1 23:24

桌面陀螺的分析复杂一些,但“净力”是垂直于陀螺轴位于垂直平面的重力分力。这个分力产生两个效果(∥,⊥陀螺旋转面),一个使陀螺瞬时沿盘面加速,一个同时陀螺轴旋转。
使陀螺轴旋转必然产生陀螺速度的垂直向改变,也就是偏转了质点运动方向,所以产生进动……这个盘面转动是力矩引起的,自然正比于β……

而陀螺沿盘面方向瞬时加速只会导致陀螺总动能增大,使陀螺轴在垂直平面内上下弹跳,也就表现为边缓慢下降边章动。

银河负熵 发表于 2008-8-1 23:57

原帖由 雪鹰J 于 2008-8-1 10:00 发表 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif


137090

http://202.117.80.9/jp2005/25/dzjc/Reading/R_xuanjin/xuanjin1.htm

你怎么就一定认为“应该先把自己的推导纠错一下”,为什么如此不相信自己?

这正是与教科书矛盾之处,也正是我认为你有道理的地方

请 ...


你的实验似乎说明了问题所在,为了一验真伪,麻烦你计算一下二者的对水平直径惯量,看二者之比是否支持β,二者之比是否反比于进动速度………………

雪鹰J 发表于 2008-8-2 10:11

原帖由 银河负熵 于 2008-8-1 23:24 发表 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif
桌面陀螺的分析复杂一些,但“净力”是垂直于陀螺轴位于垂直平面的重力分力。这个分力产生两个效果(∥,⊥陀螺旋转面),一个使陀螺瞬时沿盘面加速,一个同时陀螺轴旋转。
使陀螺轴旋转必然产生陀螺速度的垂直向改变,也就是偏转了质点运动方向,所以产生进动……这个盘面转动是力矩引起的,自然正比于β……
...

呵呵,我就说我们会走到一起,黑体部分正是我在1楼提出的假想

关于实验我前面已经说明,极为粗糙简略,且不可定量,因为作为转子的光盘,质量比金属轴和微型电机轻许多,我不知道怎么确定系统质心横轴的转动惯量~

该实验只是显示了“两陀螺进动角速度不同”的可能性,这也是“这个盘面转动是力矩引起的,自然正比于β”的必然结果
如果有精准实验可以肯定该结果,将立即否定经典力学的“Ω=M/Jω”,进而动摇刚体转动理论的基础“角动量定理”
如果否定了该结果,那就需要重新审核你我的思想,也就是你前面大量篇幅所叙述的“道理”是否有问题,如果有问题又出在哪里

这也是我屡次表明的目的之一,希望有人指出错误

这一切似乎只有等实验事实了,可惜我没有能力作如此精准的实验,而熊猫在完全没有实验事实证明Ω=M/Jω成立的前提下,认定进动速度正比于β是错误的,并且拒绝指出错在何处
而且,他的142楼按正常逻辑推理,也必然是进动速度正比于β,由于他意识到要与经典力学冲突,惊吓之余不再敢造次,但毕竟是自己想出来的“道理”,又割舍不下,所以有“如果5111要定性的版本,我的那个楼层已经早就叙述过了”

让我们共同努力吧,首要的任务是寻找确证Ω=M/Jω成立的事实证据,我查阅了很多资料,目前还没见到
其次是默认上式正确,审核自己的思路,你也要自审,看看哪里出了问题

[ 本帖最后由 雪鹰J 于 2008-8-2 10:15 编辑 ]

银河负熵 发表于 2008-8-2 17:43

看这实验方法行不?

看这实验方法行不?

雪鹰J 发表于 2008-8-2 22:07

你的实验设计很到位,如能实现的确可以分辨真伪

但是请相信,凭个人的力量是不可能实现的
首先,那么长的轴就无处可循,我的试验都是自己接起来的,精确度可想而知
其次电机的稳定性、转子的刚度、形状是否规则,以及如何固定等等一系列技术问题,个人无力解决~~

我尝试了多次,最后不过是弄出了个“疑似”结果

因此,我不得不转向搜寻已有的实验报告,看看转子的形状是否影响进动速度
然而,到目前为止,我连一例正规的重力矩作用下的陀螺进动报告都没见到过,进动角速度是否符合Ω=M/Jω尚不得而知

搜来搜去,好像只有我的实验,呵呵

幽哎浮欧 发表于 2008-8-2 22:08

真的很深奥......
    我看了几遍都不是很懂....::070821_03.jpg::

银河负熵 发表于 2008-8-3 01:52

原帖由 雪鹰J 于 2008-8-2 22:07 发表 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif
你的实验设计很到位,如能实现的确可以分辨真伪

但是请相信,凭个人的力量是不可能实现的
首先,那么长的轴就无处可循,我的试验都是自己接起来的,精确度可想而知
其次电机的稳定性、转子的刚度、形状是否规则,以及如何固定等 ...


既然没有搜到相关的公开数据,不妨参考1840#最后一张图自己实验一下,实验是在静止状态下应该难度不大,只需测定唯一的量:旋转同样角度所需的时间t,掐个秒表就可以测出结果。

这样得出时间平方比,而角加速度反比于时间平方比也就知道,看进动周期比是不是等于角加速度比,也就可以揭开真相了!

雪鹰J 发表于 2008-8-3 08:50

实际上不用秒表,只要在录像中显示出差别就可以了

所以我才作了前面的实验,差别明显,但是人们不认可的理由不胜枚举,空气阻尼、机械摩擦、操作问题、是否定点、转速控制、设备精度等等等等,人们都提出过,这些都不是我个人能够解决的
甚至还有人提出心态问题,指责我作假~~~

就验证进动速度直接关联角加速度的假想,我对自己的实验很有信心,确信已经经过了事实验证,但是不能取信于人
甚至有人说,无论我作出什么实验,都是不可信的

所以我只好寻找正规的实验资料,并且也不建议你自己动手,一是非常困难,二是没人相信(不用实验我也相信你,有实验别人也不会相信你),还是以官方实验为主

雪鹰J 发表于 2008-8-3 09:01

原帖由 幽哎浮欧 于 2008-8-2 22:08 发表 http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif
真的很深奥......
    我看了几遍都不是很懂....::070821_03.jpg::

呵呵,谢谢关注

其实道理应该很浅显

如果一个小小的旋转刚体,也就是桌面上我们亲手转动起来的陀螺,他的道理都要列出一大串偏微分方程组才能说得清楚,或许说明这个“道理”出问题了

大道至简,造物主创造的宇宙法则不应该繁杂艰涩,应该简洁优美

就此问题,建议多和宇宙负熵沟通,我认为,他正走在“简洁优美”的路上,

“其实我对陀螺的分析没有先入为主的某种理论,而是近可能的把全部因素表达出来,然后推断它产生的效果,进动很自然的出现了,章动也出现了(日后详细分析),用到的公式是牛顿运动定律和转动定律。”

你只要明白他在说什么,也许就会豁然明白“陀螺为什么不倒下来”
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