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陀螺方向稳定定性解释1
送交者: 羽球飞 2008年01月14日21:37:11 于 [灵机一动] 发送悄悄话

高速转动陀螺具有方向稳定性是否可以这样解释。

假设陀螺体是很薄的圆盘,半径为R,质量为m,质地均匀。中轴
细长质地坚硬,但质量忽略不计。中轴底端和平面接触的一点
为O点。O点到圆盘的距离是a。假设3维坐标系的原点与O点重合,
中轴底端接触平面与XY平面重合。

假设陀螺以w的角速度逆时针自转。我们期待陀螺中轴与Z轴重合。
但由于某种随即原因,在t=0时,陀螺中轴与Z轴有一个很小的角度
u.这样,陀螺圆盘就不是水平的了。假设陀螺圆盘的最低点A在XY
平面上的投影恰好与X轴重合。那么陀螺圆盘的最高点B在XY平面上
的投影也与X轴重合。最高点B与最低点A的高度差是h.

在最高点,质点dm,沿逆时针移动到最低点,失去势能dmgh,动能没有
增加(转速没变)。这说明,质点对系统做了功(逆着重力方向)。

在最底点,质点dm,沿逆时针移动到最高点,获得势能dmgh,动能没有
增加(转速没变)。这说明,系统质点对做了功(逆着重力方向)。

在最高点,质点dm,沿逆时针移动到最低点,质点给系统一个向上的举
力。

在最底点,质点dm,沿逆时针移动到最高点,质点给系统一个向下的拉
力。

这样陀螺中轴要向Y方向偏转。从而形成进动。

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