作者fbi1 (欢迎找麻烦^^)
看板NTUEE111HW
标题Re: [问题] 问个转动的小问题
时间Sun Feb 17 15:13:38 2008
那个pdf档是我写的,不过刚刚看了一遍也觉得不是很清楚......
那天冠中问的问题是:在以地面为静止的座标系,取脚踏车前着地点为支点,
要如何分析这个问题?
\
\/╲
\ ╲ ↖ a
\/
\
\
在这座标系分析会有一个困扰,摩擦力通过支点,因此只有重力
与正向力有力矩贡献,但是重力与正向力产生力矩相消,所以车
子怎麽样都不会翻。
很显然的上面的结论跟现实相抵。那问题出在哪里呢?
对於这个支点,力矩等於零结论应该无误。看看其他部分,也许
力矩等於零,脚踏车还是会翻,也就是脚踏车的角加速度可能不
为零。
→
回到角动量与力矩来看这问题,角动量 L ,假设脚踏车是
一个二维刚体:
→ → → →
L = M R ╳ Vc + Icω ---------------------(1)
R:质心位置 Ic:对质心的转动惯量
Vc:质心速率 ω:角速率
把 (1) 对 t 微分
→ → → →
dL/dt = M R ╳ a + Ic α ------------------(2)
另外
→
dL/dt = Σ力矩 -----------------------------(3)
结合 (2) 与 (3)
→ → →
Σ力矩 = M R ╳ a + Ic α------------------(4)
当力矩和等於零,
→ → →
α= -(M R ╳ a)/Ic
得到一个结果,即使没有外力矩,仍可能有角加速度,也就是
→ →
当刚体有加速度 a 时, α 不等於零。
一开始分析这问题时所犯的错误是把 (4) 式里的第二项漏掉。
→
因为我们习惯站在跟刚体一起动的座标系,刚体不会有加速度 a 。
如果刚体有加速度,角动量的变化率就要修正成 (2) 。出现了外力
矩等於零,物体还是会转的情形。
处理这种问题时,首先要先确定你所在的座标系与选取支点,
并注意 (2) 的修正,就不会有谬误了。
※ 引述《bumpwy (bumpwy)》之铭言:
: 记得之前汪班的作业有讲到,但是我忘了
: 脚踏车在一斜坡上往下骑,结果煞车,而这样是很危险低因为会翻车,但是我不禁很想问为什麽?
: 煞车的时候脚踏车的加速度不是沿着斜坡向上吗?那这样的话力矩应该会使他更贴近地面不是吗?
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
摩擦力通过前轮着地点,要看你选的支点,如果是选前轮着地点,力矩
等於零。
: 记得那时候游本力助教有推倒一个式子,说明此时脚踏车之合力矩是由脚踏车之合加速度
立
好像蛮多人把我和本立搞混,小弟是较高那一位XD
: 而来......但是我整个不是很懂...他的意思是只要物体有静加速度就有合力矩?
^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^
和力矩只跟外力有关,有加速度的话,修正的是
角动量变化率,也就是(2)。
: 希望各位帮我解答一下,谢谢
希望有解释到你的问题。
--
※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc)
◆ From: 203.67.39.79
1F:推 joshepsol:是致盛哥 推推推~ 02/17 23:07
2F:→ fbi1:你复原状况如何? 早点回来上课。 02/18 00:37
3F:→ fbi1:好好休养,我和本立都很期待你回来~~ 02/18 00:44
4F:→ fbi1:一起对抗邪恶的汪老普物课程(误) 02/18 00:46
5F:推 joshepsol:谢谢啦~ 02/18 17:01