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1 # Marineocean
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2 # 愛文藝的理科生
首先用右手螺旋定則來確定旋轉向量的方向。比如說如果小球圍繞著Z軸旋轉,旋轉的赤道面是XY平面,那麼我們用右手四根手指順著旋轉的方向,大拇指所指的z方向就是旋轉向量的方向。
如果旋轉向量的方向是在豎直方向上。在水平方向上沒有分量,那麼兩顆鐵球小球一定是會同時著地。如果小球的旋轉方向在水平方向上有分量,那麼我們需要進一步來分析。
這裡面涉及到轉動慣量的問題,需要用到微積分推導,文字可能比較難說的清楚,所以後期我會專門針對這個問題做一期影片來給大家解釋一下微積分,和轉動慣量這個概念。現在我們可以透過下面這個例子簡單的,通俗的理解一下。
一個小球,當我們只考慮他平動的時候,我們可以把它看成是一個質點。但是當我們要考慮它的轉動的時候,我們就不能把它看成質點了。要把它看成是無窮多個質點的組合。然後,每一個質點去分析它的動能。但是這裡我們假設,為了使情況簡單化,我們假設這個小球是兩個質點由一根輕杆連線組成。
假設有一個2kg的靜止的小球,可以看成一個質點。我們要把它加速到十米每秒的速度,需要多少能量呢?用1/2MV平方計算一下。是100焦耳。
現在假設有有兩個質量為1kg的質點,這兩個質點固定在一根輕杆的端點上。圍繞杆子中心在以1m/s的速度轉動。一個小球向前,一個小球向後運動。這個時候如果我們要把它整體加速到十米每秒,需要多少能量呢?
加速之後一個是9m/s一個是11m/s。需要的能量是(121+81-2)/2=200。所以加速一個旋轉的輕杆連線的模型,和一個質量相同靜止的物體所需要消耗的能量相同。
所以我們就可以初步的推斷。當一個靜止的小球和一個旋轉的小球,他們在從同一高度同時下落的時候。當他們下落到同一高度的時候,他們在任意一個位置被重力勢能加速的能量是一致的,所以加速的速度都是一樣的,所以他們應該在任意一個時刻,任意一個位置速度都是相同的。
也就是說一個靜止的小球和一個旋轉的小球放在同一高度自由落體運動,他們會同時到達地面 。當然用文字敘述只能粗略簡單的說明,還需要嚴謹的推導,後面我會專門針對這個問題做一個影片,詳細地介紹這個問題,用通俗的語言給大家介紹微積分和轉動慣量,推導這個結論,請大家關注。
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要看這個轉的球是怎麼轉的
如果只是在轉軸平行於z軸轉,那一樣快
如果轉軸不是平行於z軸,那就有了向上或向下的線速度,就不一樣快了