陀螺為什麼會穩定旋轉,並且轉得越快越穩?

時間 2023-01-27 01:15:02

1樓:匿名使用者

呵呵,我是學陀螺的。這麼說吧,你的描述正好是陀螺誤差的一種,亦即陀螺的製造誤差的一方面。可以說,現代加工技術使這種誤差變得非常非常之小。

實際上,理想的高速旋轉的陀螺具有很好的定軸性,因為高速旋轉使陀螺的角動量變得非常之大,外力矩擾動時,對陀螺的影響變得很小。可以打個不是很恰當的比方,一輛高速執行的卡車具有的動量很大,單靠地面摩擦力,而不剎車,會看到卡車能在熄火後繼續行走很遠很遠。這是因為摩擦力相對於卡車具有的動量來說很小,對汽車的運動影響不明顯。

這也是我們騎自行車時,速度很快時,即使不使勁蹬車,車也會走很遠的原因。

同樣,陀螺高速轉動時,摩擦力矩等干擾力矩,包括你所說的製造誤差,相對陀螺的角動量很小,影響微小,故有很好的定軸性。

實際上,轉速越高,定軸性越好,因為角動量很大。這也是我們看到的,陀螺速度很小時,就會倒下的原因,這個時候,很小的摩擦力矩就會改變它的角動量,使它的運動發生巨大變化。

但願我說得足夠清楚。

2樓:匿名使用者

首先,你說了半天,還都在拿對稱說著不對稱的事情。就是說,你那個東西肯定是不均勻的,但實際上,陀螺也沒有按照你想象的那個中軸去轉。不均勻,就沒有對稱軸,實際中陀螺的轉動,也就不是理想中的那樣的定軸轉動,而應該是更復雜的運動。

而且就算是理想陀螺,由於初始條件的不同,比如有傾斜,運動也是不同的,一般分解為進動和章動的疊加來處理,不是簡單的向心力就完了的。具體需要去學理論力學。

至於穩定的原因,大致說來,就是陀螺轉起來以後,一旦有傾角,水平方向的轉動慣量會在重力矩的作用下,只在水平面內改變方向,導致陀螺進動,而不會使陀螺倒下。這個不能懂的話,換個說法,一般物體一旦傾倒超過一定角度,重力會使它越傾越厲害,最終倒下。陀螺轉起來傾倒的話,重力只會讓它在水平面轉,而不會繼續倒下,這樣就很穩定。

再不明白,就知道結果可以了。

陀螺穩定是由於轉動慣量,轉的越快,轉動慣量越大,越穩定。

為什麼騎自行車時騎的越快感覺越穩?

3樓:喜歡

自行車只有2個輪子,卻為什麼可以保持平衡呢?甚至,高手在騎車的時候,可以雙手離開車把,任由車子向前走而不擔心摔倒(但要擔心前面呼嘯而來的汽車)。物理學家拿出一個陀螺,放在地上轉一下,並開始用鞭子使勁抽打它,隨著陀螺越轉越快,陀螺也像不倒翁一樣,雖然只有一個尖著地,卻左右搖擺而不肯倒下。

這就是陀螺效應:旋轉的物體有保持其旋轉方向(旋轉軸的方向)的慣性。

陀螺只有一個旋轉方向,已經很穩定了。而自行車有2個輪子,顯然自行車輪子在高速旋轉的時候,會使自行車更穩定。因此,騎車人撒開車把也不會倒下。

但遺憾的是,這並非一個合理的解釋。

陀螺效應在保持自行車穩定中也許起到不可忽略的效果,但是,如果自行車單單憑藉陀螺效應保持穩定,那麼,初學者也應該在高速騎車時不會倒下。但是,2個陀螺似乎並不足以支撐騎車人重達幾十公斤的身體的傾斜。剛學習騎車往往會摔得很慘。

從另一個方面看,騎獨輪車的雜技演員由於車速很低,甚至車輪完全停止轉動,則基本無法依靠陀螺效應保持平衡。

自行車的平衡首先來自於騎車人腰部的肌肉。熟練的騎車人,其身體形成自動的條件反射,當自行車稍微傾斜倒下時,人的身體會感受到,腰部肌肉會自動動作,把身體拉向另一側,形成的反向力矩促使車身抬起。我們學習騎自行車,也就是訓練身體的肌肉完成這種條件反射,而一旦學會,這個控制迴路就保持在小腦中,隨時可以啟用,許多年也不會忘記。

但是高速騎車時,會感覺車子比剛剛起步的時候穩定,這又是為什麼呢?

自行車本身的平衡機制,來自於前叉後傾。我們可以觀察到,幾乎每輛自行車的車把軸,都不是與地面完全垂直,而是後傾的。由於前輪是固定在車把的前叉上,因此又叫前叉後傾。

前叉後傾,使車輛轉彎時產生的離心力其所形成的力矩方向,與車輪偏轉方向相反,迫使車輪偏轉後自動恢復到原來的中間位置上。這樣,車子就有了自動回正的穩定性。車速越快,所造成的恢復力矩越大,騎車人就越感到穩定。

這就是高速騎車時,會感覺車子比剛剛起步的時候穩定的原因。

一般而言,車子前叉越後傾,車子越穩定,但轉動車把越費勁;而後傾角度小,轉把較容易,但車子的穩定性不夠。但如果自行車完全沒有前叉後傾,那麼,騎自行車會是一件很痛苦的事情。

自行車其實是相當複雜的力學體系,而汽車的前輪定位更加複雜。有主銷內傾、主銷後傾、前輪外傾和前輪前束,這保證開車的時候車子儘可能穩定,但又減少輪胎的磨損。

4樓:真正的孤鷹在天

根據數學原理:三個點構成一個面,所以人騎在自行車上不動的話,肯定是立不住的。當騎行起來時,就打破了三點一面的原理,自行車在行進中找到動平衡,所以越快越穩。

5樓:手機使用者

靜止的時候,輪子不動,沒有摩擦力,只會穩幾秒鐘,騎得越快摩擦力越大,向一邊傾斜的力小於摩擦力,就會感覺穩。

6樓:_夢中仙

車子靜止確實是兩點不能共面,但騎起來容易左右重心 你拐動的同時會有向心力作用於你 騎快實際是靠向心力來維持平衡的 樓上說的是錯的 謝謝。

地球為什麼會轉動?

7樓:懂啦

地球為什麼會有春夏秋冬。

8樓:科學吃瓜小乙

地球為什麼會自轉呢?

9樓:max創意科技

一直很好奇,氣球為什麼會旋轉,也不會掉下去嗎?

自行車為什麼不會倒?

10樓:冰原隕石

自行車的平衡是一個動態的平衡過程,是建立在人的條件反射(現在也可以使用自動機械的自動控制)控制之上的。 但是沒有學會騎車的人沒有建立這種條件反射,就不能掌握自行車的平衡。

如果車和人的整體往左側傾斜,人會反射式的將自行車的龍頭向左偏,將行進的方向偏左。由於車是在向前運動的,由於慣性會將人向原來的直線方向「推」,這時候由於龍頭偏左,相對來說人就受到一個向右方向的力,將人的傾斜趨勢糾正。

向右傾斜也是類似的。

如果正在快速行進的自行車突然向某一方向猛打龍頭,肯定會向直線方向摔個大跟頭!

這種通過控制方向來控制平衡的過程在以前的物理課本是將它描述為向心力的平衡原理的。即自行車在行進的過程中,自行車的軌跡是一個一個的圓弧連線而成,自行車在這樣的圓弧內行進的時候,重心受到一個離心力,離心力使他向圓弧外傾倒,但是騎行者通過控制方向使他向圓弧內傾倒,這樣達到一個平衡。但這個過程同樣需要人的反射控制才能很好的實現。

還有人認為:自行車的輪子是轉動的,旋轉的物體具有穩定性,我個人認為這也有一點點道理。

11樓:網友

自行車行駛起來以後,車輪告訴轉動,因此獲得一個向左的比較大的角動量。當外力矩不為零的時候,角動量當然會隨之改變。但是由於通常外力矩增量的模遠小於自行車固有的角動量,所以表現出類似於進動的行為——你在轉彎的時候不是要傾斜車身麼?

就是這個道理。

另一方面,當自行車靜止的時候,角動量為零,這時一旦受到外力矩,就直接倒下了,其運動方程由重力矩和繞車輪底部定點的轉動慣量決定。

12樓:

這是由於"迴轉效應"原理造成的。當自行車不動的時候,你把它立在那裡,這時它處在一種"不穩平衡"的狀態,是不能長時間保持平衡的。而當自行車動起來以後,它的車輪在繞著車軸不停的旋轉,這時如果車產生稍微的側偏,也會由於"迴轉效應"而不會摔到。

迴轉效應:高速繞定軸轉動的物體在不受外力矩的作用下,轉軸的指向不變。

13樓:匿名使用者

人車一體啊。

人體有平衡功能。

和車形成共體就又可以平衡,靠速度和重心。

14樓:匿名使用者

自己去學角動量!

高速旋轉的物體具有穩定性。

車輪高速旋轉 所以穩定。

15樓:來自武夷山樂觀的張角

懸賞分:0 - 離問題結束還有 14 天 23 小時地球人發明的自行車很有意思,為什麼行走就不會倒一而停下來就一定倒下?

太厲害了,比咱飛碟還要先進呢。

難道你不是地球人?

16樓:笑臉

因為走動中,「把」能調整重心。

17樓:章魚哥的店

是哦我也覺得咱家的飛碟還不如一輛自行車深奧。

18樓:匿名使用者

我騎的時候就倒了幾次。

為什麼在騎自行車的時候,自行車不會倒下?

19樓:匿名使用者

我們大家知道,自行車停下來的時候,如果我們鬆開雙手,那麼自行車就會倒下,可是自行車為什麼停下就會倒下,三輪車卻不會呢?究其原因在於,自行車和地面僅有兩個接觸點,兩個點只可以決定一條直線,卻不可以組成一個平面,這樣,僅靠兩個車輪沒有辦法使自行車停在地面上。三輪車和地面卻有三個接觸點,三個點決定一個平面,所以三輪車可以停在地面上卻不會翻倒。

一樣的道理。在自行車的中後部裝上撐架,這樣可以給自行車增加三個接觸點或者四個接觸點,這樣,自行車就會保持自身平衡了。 可是當自行車輪轉動時,情況就完全不一樣了。

由於旋轉的物體有使轉軸的方向保持不變的特性,轉動得越快,越不容易改變軸的方向,就像陀螺旋轉一樣。假如陀螺不轉,就會傾倒,因為靜止不動陀螺的尖下面只有一個支點,因為重力對這一個支點有力矩,陀螺會圍繞這個支點向下傾倒。假如給陀螺施加一個外力,使陀螺快速旋轉,陀螺就不會倒下了,高速旋轉的陀螺可以保持轉軸的方向不變,這就是陀螺的穩定性。

人騎自行車是同樣的道理,轉動的車輪有和陀螺相似的穩定性,人在車上蹬車,致使車輪飛快的旋轉,同樣也可以保持旋轉的軸線方向不變,這樣,車子就可以保持平衡卻不會摔倒,可以很穩當地向前行駛。

為什麼地球會轉動

20樓:網友

地球自西向東繞地軸在不停的旋轉著,這是地球的自轉。地球的自轉軸叫地軸。地球自**西向東。

可惜自轉無動力!

不過,公轉有動力!

地球繞太陽的運動,叫做公轉。地球公轉的路線叫做公轉軌道。它是近正圓的橢圓軌道。

太陽位於橢圓的兩焦點之一。每年1月初,地球離太陽最近,這個位置叫做遠日點。地球公轉的方向與自轉的方向相同,也是自西向東。

地球繞日運動的軌道長度是94

000萬千米,公轉一週所需的時間為一年;天文上通常所說的年是365日5時48分46秒,這是一個迴歸年。地球公轉的平均角速度。地球公轉的線速度平均每秒鐘約為30千米。

在近日點時公轉速度較快,在遠日點時較慢。

我們知道,太陽系的幾乎所有天體包括小行星都自轉,而且是按照右手定則的規律自轉,所有或者說絕大多數天體的公轉也都是右手定則。為什麼呢?太陽系的前身是一團密雲,受某種力量驅使,使它彼此相吸,這個吸積過程,使密度稀的逐漸變大,這就加速吸積過程。

原始太陽星雲中的質點最初處在混飩狀,橫衝直闖,逐漸把無序狀態變成有序狀態,一方面,向心吸積聚變為太陽,另外,就使得這團氣體逐漸向扁平狀發展,發展的過程中,勢能變成動能,最終整個轉起來了。開始轉時,有這麼轉的,有那麼轉的,在某一個方向佔上風之後,都變成了一個方向,這個方向就是現在發現的右手定則,也許有其他太陽系是左手定則,但在我們這個太陽系是右手定則。地球自轉的能量**就是由物質勢能最後變成動能所致,最終是地球一方面公轉,一方面自轉。

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