基于解析结果的拉格朗日陀螺运动特性分析

本文建立拉格朗日陀螺运动方程的解析方法.导出拉格朗日陀螺做规则进动的条件,用级数展开技术得到规则进动附近的小角度章动和进动的解析解.给出陀螺自转轴运动的简明图像,即重力引起绕竖直轴的规则进动和无重力的自由进动的叠加.利用解析结果对陀螺不倒之谜给出解释.     

Sen时空中的陀螺进动效应

采用Frenet-Serret形式研究了Sen时空中的陀螺进动效应,得出了沿圆轨迹以任意常数角速 度运动的轨道陀螺进动的一般公式,当陀螺在赤道平面上沿短程线运动时,由一般公式出发 可得到精确的轨道周期进动角公式.作为特例,研究了静态dilaton时空中的陀螺进动效应. 将所得结果分别与Kerr-Newman和Reissner-Nordstrm时空中的情形相比较,发现dilaton 耦合使陀螺进动速率减慢,轨道周期进动角减小. 关键词： Sen时空 Frenet-Serret标架 Fermi-Walker移动     

测定陀螺进动角速度的实验方法

陀螺是一种回转仪，它能显示出回转效应.回转仪的回转效应在科学上和技术上有广泛应用，例如，炮膛内部刻有螺旋式来复线，使射出的炮弹绕几何轴作高速旋转，成为回转仪等等.在微观世界中，具有自旋的电子、原子核和其他基本粒子放在磁场中，受到磁场的力矩也将和陀螺一样，产生进动.这一切都说明进动的重要，对进动角速度的测量，能进一步加深对进动的理解.一、测量原理陀螺可以以很高的转速绕它的自转轴旋转.当它的自转轴和铅直方向偏离时，陀螺受它本身的重力矩的作用，其自转轴绕铅直轴进动而不倒下，这就是陀螺的回转效应.图1是一精制…     

陀螺进动特性的研究

本文基于陀螺进动原理,推导出陀螺进动时的角速度和自转角速度关系式,结合电磁感应原理和光敏电阻特性制作了陀螺实验装置,同时精确测出陀螺的公转周期与自转周期,进一步计算了陀螺的转动惯量,并用平行轴定理所得的计算结果验证了此装置的理论方法与测量结果的正确性.     

扭转陀螺的运动研究

运用欧拉动力学方程分析了扭转陀螺的力学特性,从理论上预测了陀螺释放后250s内的运动情况,实验研究了陀螺的定轴性和进动性对陀螺运动的影响.实验结果表明:在初始扭转力矩变大时,进动角与章动角的角速度与角度峰值都会变大,但变化周期几乎不变.     

扭转陀螺运动系统的研究

研究了扭转陀螺系统的角动量以及系统所受外力矩,分析了陀螺在运动中出现的进动、章动等现象.当陀螺存在一定偏心差时,陀螺会进行参变共振、受迫共振.     

陀螺进动中的“角动量不守恒”问题

一些力学教科书中对回转效应的讲解就是直接利用重力力矩导致陀螺角动量变化得到均匀进动角速度,但是这会导致竖直方向出现进动角动量而无法解释的问题,即看似角动量不守恒。本文从基本的力学原理出发,分析了陀螺水平释放后从开始到稳定过程中的进动和章动,并对结果进行了数值模拟,证明忽略进动阻尼时稳定进动角动量与陀螺下倾导致的自转角动量竖直分量大小相等、方向相反,保证了系统竖直方向角动量恒为零。     

陀螺三色板小实验的改进

初中物理第二册第31页有一个用陀螺三色板演示白光的合成的小实验。学生自制陀螺三色板做实验后,我们发现如下问题:1.学生旋转陀螺的技术不易掌握,若制得不合要求陀螺就旋转不起来;2.陀螺底部若制成尖头,那么陀螺着地点总固定在一点,当陀螺轴有点倾斜时,就会产生进动,随着进动的加剧而越来越倾斜,不一会儿就触地停止;3.陀螺底部若制成圆头时,着地点在不断地移动,若着地表面不平滑,陀螺就会触地停止。学生针对上述问题,对这个小实验进行了改进,现介绍如下。     

翻转陀螺的动力学方程及其守恒量

正引言在理论力学的教学中,老师通常以陀螺为例介绍刚体运动的一些特殊性质,例如进动、章动、网球拍效应等。在普通物理实验中,老师有时也会使用一种称为翻转陀螺的小玩具来向同学们展示陀螺运动的奇异行为。在重力和摩擦力的作用下,转动的翻转陀螺会整个翻转180度。虽然翻转陀螺是一个不可积系统,但我们仍然能利用运动方程定性讨论其运动情况。     

环电流磁矩进动的演示与分析

给出一种可有效地演示电子轨道磁矩在外磁场中的进动规律的环电流陀螺,以及演示涡流存在的导体陀螺,并给出了相应分析．     

进动演示实验的改进

讲解进动一般用进动陀螺演示,但仪器太小,在大班上看不清,讲解时不好比着仪器讲。以后我们改用车轮,用绳将车轮轴的一端吊在架子上。这样作也不好,车轮产生进动后不断将绳扭紧而     

失重陀螺的升力来源

中央电视台10频道《科学与教育》栏目曾播放过飞机的旋转陀螺在突然失重时飞起来的情景,但节目中只让观众从“飞起来、转得更快、转得更慢”三个答案中选择,并未提及陀螺飞起来的原因。很多观众人都会迷惑,陀螺飞起来的力量到底从何而来,下面就从两个方面定性分析。科氏力与重力的失衡是主要原因实验陀螺是对称性精度不高的普通玩具陀螺,所以旋转时即使看起来是正立的,也无明显进动现象。但由于总存在质心对自转轴一定程度的偏离,因此对支点的重力矩不为零,陀螺在这一外力矩作用下必然发生进动,以使其不向下倾倒。使用家用洗衣机等一些转动…     

电磁控制陀螺转子进动角速度的计算

分析了现代激光制导武器中陀螺稳定光学系统式位标器的两种进动控制方式———受控磁环轴向充磁与控制线圈径向布置和受控磁饼径向充磁与控制线圈轴向布置。由现代电磁场理论 ,磁体在磁场中的受力及进动理论 ,分别推导出了它们的进动角速度的计算公式 ,并进行了第一种进动控制方式的计算机模拟计算 ,结果与实际相符     

基于圆偏振探测光的光纤原子自旋进动检测技术

分析了极化碱金属气室的旋光特性,极化的原子气室宏观上可等效为一种法拉第旋光晶体,其旋光系数与原子自旋进动相关。提出了采用圆偏振探测光测量通过气室的左右旋圆偏振光相位差来实现原子自旋进动检测的思路。基于改进的全光纤反射型Sagnac干涉仪,搭建了光纤原子自旋进动检测系统,通过圆偏振探测光实现了无自旋交换弛豫态自旋进动信号的检测。在原子自旋陀螺仪实验平台上进行了实验验证并实现了陀螺效应,实验结果证明了所提理论的正确性。对陀螺性能进行了初步测试,得到其零偏不稳定性为0.29(°)/h。     

大型组合式演示回转仪

常州奔牛实验仪器厂生产的大型组合式演示回转仪,是由衡体回转仪,轴式回转仪,茹可夫斯基凳组合而成,如实验照(二)所示,它的特点是大型、直观,能见度好,演示效果明显,根据实验内容的不同要求,可以简便拆换.由于三角支架上装有滚轮,因而运行方便.是中等专业学校,大专院校物理教学演示回转体(陀螺)运动规律的教具.它能有效地演示陀螺的定向,进动,章动,以及动量矩守恒实验.也能半定量地演示理论力学中陀螺的细致运动规律.一、回转仪的结构 仪器利用26英寸自行车轮作为回转仪的惯性轮(7)与球轴(8),平衡杆(10),平衡陀(1),细调平衡陀(4),轴承(9),三…     

“俏皮”的旋转——现代陀螺仪技术的发展

<正>美国物理学会在Physics杂志上发布了2021年的物理学年度亮点,其中的一大亮点是“物理学中的俏皮旋转”,介绍了由天体物理学家肯尼思·布雷彻（Kenneth Brecher）设计的一种新型旋转陀螺。肯尼思·布雷彻对陀螺的兴趣始于他对中子星旋转运动的理解,中子星会发生摆动或者进动,这跟陀螺的性质是相似的。后来布雷彻教授开始自己制作陀螺,他利用数学常数设计了一个单项旋转陀螺Delta CELT,这种陀螺具有优先旋转的方向。     

无自旋交换弛豫原子自旋陀螺非线性特性实验研究

采用基于圆偏振探测光的光纤Sagnac原子自旋进动闭环检测技术,实验测试了无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋陀螺在两种不同抽运状态下的角速度输入/输出特性,发现了SERF原子自旋陀螺输出的非线性现象。基于SERF原子自旋陀螺理论,建立了非线性响应模型并进行仿真研究,仿真结果与实验测试一致。研究表明:SERF原子自旋陀螺的非线性由原子内在相互作用决定,与总电子弛豫率R_(tot)密切相关。     

也谈对称重陀螺的运动特征

苏云荪同志在[1]和[2]中用能图法讨论了对称重陀螺的运动特征,[2]尤为详细.这两篇文章给出了对称重陀螺各种类型的运动方式及其实现条件,此项工作是值得肯定的.不过,我们以为就用通常的三次式的方法也能得到[2]的所有结果. 为了便于对照,本文援用[1]和[2]的记号.章动角、进动角和自转角分别记作θ, 和 .对称重陀螺有三个运动积分即绕对称轴的动量矩、绕竖直轴的动量矩、能量.我们不妨认为a 是正的. 通常把(2)改写为 式中 而u=cos θ是用以代替变数θ的一个变数. 再以(4)代入(3)即得u2=U(u),这里U　(u)是三次式教本中都指出U(u)有一个零点u…     

进动的数值分析

介绍了大学物理及力学教材中对飞轮进动的描述及进动角速度计算公式的局限性,根据欧拉运动学方程对飞轮的定点转动进行了理论分析及数值计算,给出了飞轮的章动、进动及自旋的一般规律,有利于对进动的全面理解.     

数字化高精度动调陀螺马达的电源设计

对数字化高精度动调谐陀螺马达电源的设计进行了研究。设计了基于SVPWM技术和DSP技术的数字化陀螺马达电源,分析了SVPWM技术原理和电源输出稳幅控制策略,给出了采用TMS320LF2407数字信号处理器、智能驱动模块和集成功率运算放大器实现的逆变器电路和稳幅电路,并给出了电源输出的实测结果与波形失真度分析。测试结果表明,运用SVPWM技术设计的数字化陀螺马达电源可以满足动调陀螺在光电稳瞄系统中应用的技术要求。