非恒定进动

【非恒定进动】基础信息( 英文,繁体)

英文 unsteady precession
繁体 非恆定進動

【非恒定进动】是什么意思

一均匀圆盘质量为m,其旋转轴通过圆盘质心且垂直于圆盘面,若被两支柱支住且正绕其旋轴作等角速度ω0转动。该旋转运动称为自旋(spin)如图1所示。则该旋转轴称为自旋轴。此时每支柱所作用于自旋轴的支力均相等。即F1=F2=Fp=-1/2mg当圆盘正作恒定自旋时,突然移去两支柱中任一支柱如图2所示。此时自旋轴即失去静态平衡,且Fp之大小将由mg/2渐增至稍大于mg,而与重力形成力偶。同时重力mg对支点O,产生一力矩τ作用于自旋轴上。致使自旋轴不仅失去静态平衡,且产生绕支点O作旋转运动效应。此效应使圆盘不仅绕自旋轴自旋,同时与其自旋轴一起绕通过支点O的轴作旋转,此种运动状态称为进动(precession)。此时进动方向由支柱右边旋进,再由支柱左边旋出。圆盘所受重力mg对支点O所产生之力矩为 由牛顿运动定律知τ=Iα=常数; 为向量τ的单位向量。此处I为圆盘转动惯量;α为圆盘角加速度也是自旋轴的角加速度;ω为圆盘瞬时自旋角速度;因I为定值,故α为等角加速度。则ω=ω0+αdt。此αdt即自旋轴于dt时间内所旋动的角度dΦ所对应的弧长。以几何图形概念,因ω0相当于进动旋动半径,故dΦ=αdt/ω0。因而进动角速率为Ωp=dΦ/dt=αdt/ω0dt=α/ω0=Iα/Iω0=τ/L0此L0圆盘自旋初角动量;α=|α|; ω0=|ω0|;τ=|τ|。虽然τ瞬息为定值,但自旋轴所受支力Fp为变值。故影响自旋轴作进动时,产生上下振动的非恒定进动状态。此自旋轴上下振动称为章动(nutation)。

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