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陀螺仪的内外环支承:历史朔源与改革创新
热度 1 2021-2-6 15:37
陀螺仪是由高速旋转转子构成的精密仪器。它利用高速旋转转子定轴性和进动性的力学现象,作为船舶、飞机和航天器的导航系统的核心器件。为保证陀螺仪的转子既能高速旋转,又能自由改变旋转轴的方向,转子需要一种特殊的支承机构。合理的支承机构是陀螺仪能否成功运行的决定性条件。在 “陀螺罗经:力学与工程的完美结合” ...
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奇妙的舒勒周期84.4分钟
2021-2-1 08:47
手执 细线 悬挂 的单摆, 站立不动时 单摆总是沿地垂线指向地球中心。若向前移步,单摆就会因支点的加速度受到惯性力干扰向后偏离地垂线。偏转的角度和单摆的长度有关。摆的长度 l 愈长,偏转的角度 θ 就 愈小(图1)。考虑到地球表面是一个球面,当你沿球面上的大圆弧 ...
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陀螺罗经:力学与工程的完美结合
2021-1-25 12:06
1. 傅科摆和傅科陀螺 1851 年,法国物理学家傅科 (Foucault,J.) 在巴黎先贤祠大厅的穹顶上悬挂了一条 67 m 长的绳索,下端连接一个 28 kg 的摆锤(图1, 图2)。这个著名的 傅科摆 是人类为证明地球自转的首次实验。虽然哥白尼(Copernivus,N.) 的日心学说早在 16 世纪就已提出,但人们仍 ...
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陀螺力矩与“鱼鹰”飞机
2021-1-7 09:30
快速旋转且 旋转轴在空间中可改变方向的物体称为 陀螺 。陀螺的运动有两种基本属性:定轴性和进动性。无力矩作用时陀螺的旋转轴保持空间中的方位不变,称为 定轴性 。有力矩作用时转动轴在空间中缓慢转动,其端点的运动方向与力矩矢量一致,称为 进动性 。在博文“抖空竹与欧拉方程”里已有过详细的解释。 将一 ...
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科氏惯性力与振动陀螺
热度 4 2020-12-31 10:39
1 832年法国工程师科里奥利 (Coriolis,G) 在研究水轮机时 发现,在转动的坐标系里存在一种 特殊的加速度,称为科里奥利加速度 ,简称 科氏加速度 (图 1)。加速度的产生 是由于相对运动引起牵连速度变化,和牵连运动引起相对速度变化所引起。如坐标系的角速度为 ω , 质点的相对速度 ...
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单轨火车与陀螺稳定性
热度 3 2020-12-24 14:52
几乎所有的轨道交通都是在两条平行轨道上实现的,因为重心在轨道上方的火车车厢必须由两条轨道支承才能稳定不倒。但随著轨道交通技术的发展,仅受单条轨道支承的单轨火车也逐渐成为现实 。 最早的单轨火车是将轨道改成索道,让车厢倒挂在轨道下运行。1825 年,英国切斯汉特 (Cheshunt) 的帕而墨(Palmer,H. ...
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“嫦娥”探月与限制性三体问题
热度 1 2020-12-15 11:04
嫦娥五号重访月球的 喜讯不断。 月面软着陆、自动采样、 起飞上升、无人交会对接等一系列艰难 任务均已顺利完成。携带月岩和月壤的返回舱已进入月地转移轨道,即将返回地球家园了(图1)。国人无不欢欣鼓舞,探月工程再次成为关注的对象。与探月过程密切相关的力学问题也引起公众的兴趣。 探 ...
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人造卫星“探险者一号” 事件与最大轴原则
2020-12-7 10:29
在博文 “ 运动员的旋空翻与欧拉-潘索运动 ” 中,对欧拉情形刚体定点运动的永久转动稳定性得出了结论。即 刚体绕最大和最小惯性矩主轴的永久转动稳定,绕中间值惯性矩主轴的永久转动不稳定。两个世纪以来,经典力学的这一结论从未被怀疑过。但 1958 年 1 月 31 日,美国发射的第一颗人造卫星探险者一 ...
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运动员的旋空翻与欧拉-潘索运动
热度 1 2020-12-3 16:17
1972 年举行的第 20 届奥运会上,日本体操运动员冢原光男第一次完成了绕身体的横轴(自右至左)转动,同时绕纵轴(自脚至头)旋转的高难动作而获得了单杠世界冠军。这种被称为“旋空翻”的动作现已成为体操、跳水等项目频繁出现的常规动作之一(图1,图2)。但是关于旋空翻的力学原理却引起过不少困惑。我国体育界在上世 ...
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猫的空中转体与动量矩守恒
热度 3 2020-11-29 09:27
从高处下落的猫总是四肢先着地的现象很早就引起注意。1894 年法国科学院的生理学家马勒(Marey,M.)曾用摄影技术记录了猫的下落过程,发现猫能在1/8秒的短暂时间内从四足朝天姿势自动翻转过来 。这一现象给物理学家们出了个大难题。 图1 猫的空中转体(引自新浪网) 在“ 抖 ...
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GMT+8, 2021-9-25 05:19

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