单向旋转的陀螺

<正>Kenneth Brecher利用数学常数设计了旋转陀螺，其中运用了费恩海姆常数(Feigenbaum constant)，它能产生一个具有优先旋转方向的陀螺。旋转陀螺是一个经典的儿童玩具，它的旋转和摆动可以娱乐几个小时。但对Kenneth Brecher来说，陀螺不仅仅是玩具：它是一种用实际行动展示物理和数学的方式。在过去的六年里，这位退休的波士顿大学天体物理学家一直在优化旋转陀螺的设计，使其旋转的时间更长，他的方法是将数学常数纳入陀螺的维度中。在最近的2021年布里奇斯会议(Bridges conference)上，Brecher展示了他的最新的研究——一种名为回旋陀螺的单向旋转装置，     

两种计算旋转中子星性质方法的比较(英文)

对两种基于广义相对论的计算旋转中子星性质的数值方法:Hartle法和Butterworth 和Ipser法(简记为BI法)进行了较详细的介绍、讨论和比较。对基于不同物态方程给出的旋转中子星的性质进行对比,结果表明两种方法给出的相关结果例如旋转中子星的质量、半径和形变等基本一致,特别是在观测值范围内的计算等均能较好地解释观测结果.     

“双子”, 中子与中子星——漫谈朗道与中子星

 中子星因其极端物理环境而深受物理学和天文学领域学者们的青睐, 其研究在这两个领域均不可或缺。天文学家观测发现的若干类高能天体现象与中子星的存在紧密相关, 而物理学家则将中子星当作重要的天体实验室来认识自然基本规律。值得一提的是, 中子星概念最早由朗道提出, 历史上可以追溯到20 世纪30 年代初中子的发现。对这段脍炙人口历史的回顾, 不仅使人因身临其境地体会“微观”与“宇观”的学科交融而受益, 而且有助于培养科学创新精神。这一题材在基础物理教育中显然具有现实意义。     

中子星周围发现时空扭曲

宇宙中密度最大的可观测物体——中子星周围发现了爱因斯坦所预测的时空扭曲。密歇根大学和美国国家航空航天管理局（NASA）的天文学家说，这种扭曲表现为中子星周围含铁气体快速旋转所造成的模糊线路。这个发现还可用于测定中子星的体积限度。     

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。     

翻身陀螺的原理简析

描述了翻身陀螺的实验现象,简要介绍了对翻身陀螺的研究史,定性地对普通陀螺和翻身在旋转过程中受力进行了分析。通过对二者受力情况的对比,说明了翻身陀螺翻身现象产生的原因。又从能量角度简要分析了翻身陀螺的运动过程,进一步说明摩擦力是陀螺翻身现象产生的根源。最后总结了翻身陀螺的物理实验带来的启发。     

水面舰船用的环形激光陀螺导航仪

本文主要阐述了三个问题:1.美国海军研制舰载环形激光陀螺导航仪的背景和目的;2.美国Honeywell公司研制激光陀螺导航仪的经验;3.舰载激光陀螺导航仪计划:着重比较了舰用环形激光陀螺导航仪比机载情况要复杂得多,文中具体阐述了GG1342(34cm)型、GG1300(43cm)型和GG1389(68cm)型环形激光陀螺导航仪,并且还详细比较了GG1342型环形激光陀螺导航仪纯捷联式、单轴旋转和双轴旋转五种误     

磁荷对中子星质量半径比的约束

讨论了荷电(磁)质点的量子力学波方程及其解. 由磁场中解的奇异性讨论了磁单极的存在; 由Rubakov-Callan模型推知中子星可能含有大量磁单极. 然后采用中子星的结构方程, 讨论了磁荷对中子星质量半径比的约束, 分别得到了磁荷对中子星质量半径比上限的影响 和磁荷对中子星质量半径比下限的影响的数学表达式. 关键词： 磁单极 中子星 质量半径比     

人工鱼群算法在单轴旋转惯导系统轴向陀螺漂移辨识中的应用

在惯性导航系统中,采用单轴旋转技术可以调制垂直于旋转轴方向上的惯性器件误差,而对沿旋转轴方向的误差没有抑制作用,因此旋转轴方向上激光陀螺漂移成为影响惯性导航系统精度的主要因素之一。为精确地辨识旋转轴方向上激光陀螺漂移,提高激光陀螺单轴旋转惯导系统的精度,利用人工鱼群算法AFSA（artificial fish swarm algorithm）建立了单轴旋转惯导系统轴向陀螺漂移辨识模型,给出了AFSA 辨识的详细步骤和方法。实验结果表明:AFSA可以对轴向激光陀螺漂移进行精确建模,补偿后的激光陀螺零偏不稳定性达到0.000 4 /h。     

方兴未艾的粒子天体物理学

 众所周知,粒子物理学的研究对象是粒子,其尺度范围小于１０－１３ｃｍ,质量小于１０－２３ｇ,是所谓的微观物理学。天体物理的研究对象是宇宙间的星体、星系乃至整个宇宙,其尺度范围大于１０１９ｃｍ,质量大于１０３９ｇ,是所谓的宇宙物理学,然而,这两门研究对象完全不同的学科从８０年代初开始却奇迹般地熔为一体,诞生了一门新学科：粒子天体物理学。 粒子天体物理学研究范围极广,例如：暗物质的本质;对来自太阳和超新星的中微子的观测;中子星附近的强大的加速机制的证据,以及关于对我们今天看到的数十亿光年的宇宙大尺度结构的形成起着重要作用的宇宙创生的量子涨落和拓扑结构的假设等问题,都是粒子天体物理学研究的范围。     

高精度激光陀螺的物理基础

分析讨论了基本物理原理在激光陀螺发展过程中所起的关键作用,从一个侧面揭示了物理学是现代技术的源泉。     

脉冲星射电辐射起源于等离子体的涨落？

正作为每秒旋转多达数百次的中子星,脉冲星的射电辐射束看似不可思议的明亮。物理学上要求这么强的辐射通过相干机制产生,即:大量粒子同步发射,正如原子步调一致地辐射而产生激光那样。自脉冲星发现以来,虽然进行了大量研究,但相干机制至今难以捉摸。纽约Flatiron研究所Philippov及其同事提出一个有希望的新方案,以解释这种相干辐射。他们的计算(目前在二维简化情况进行)表明:在星体附近,正反电子对产生时的涨落过程可激发所需的相干辐射。     

新生中子星的性质与三体核力效应

在Brueckner-Hartree-Fock理论框架内, 研究了新生中子星的状态方程和性质, 计算了新生中子星的最大质量和新生中子星中质子占总核子数的丰度, 特别是讨论了三体核力和中微子束缚效应的影响以及三体核力和中微子束缚效应的相互影响. 结果表明, 无论是否考虑三体核力, 中微子束缚对新生中子星的状态方程和质子丰度均有明显影响. 中微子束缚导致新生中子星物质中的质子丰度显著增大. 三体核力的贡献是使新生中子星的状态方程变硬并导致新生中子星中质子丰度明显增大. 束缚在中子星物质中的中微子显著减弱了三体核力对于中子星物质中质子丰度的影响.     

高精度激光陀螺的物理基础

分析讨论了基本物理原理在激光陀螺发展过程中所起的关键作用,从一个侧面揭示了物理学是现代技术的源泉．     

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…     

中子星研究的过往今来

中子星概念的形成既是人们对物质基本结构认识的一个自然推论,同时也是理解恒星演化的一个必然环节.自1967年通过发现射电脉冲星证实了中子星的存在以来,基于半个多世纪的多波段、多信使观测,人们已经发现了数以千记的多种类型中子星,了解了单个中子星的电磁辐射机制、中子星双星系统的相互作用以及双中子星系统的引力波辐射等等,并在多...     

物理学中一桩300多年的悬案——牛顿旋转水桶实验证明了什么

近来看到一些广泛流行的图书与资料,他们强调了唯有牛顿绝对时空观才是正确的观点;并且人们通常认为牛顿的旋转水桶实验证明了牛顿绝对空间的存在。本文将指出,这些观点与看法可能是错误的,值得商榷与澄清。正如资深物理学教授沈致远先生所指出的：“这是300多年来物理学中的一个基本问题,触及物理学之根本”,因此,讨论并评述牛顿旋转水桶实验将是很有意义的,     

超子中子星性质的温度效应

从相对论平均场理论出发,考虑核子、超子和介子的相互作用,研究了温度对中子星组成粒子、状态方程和中子星质量等的影响.发现温度越高,超子在中子星内部出现时的重子数密度越低.当密度较高时,中子星的核心区主要由超子组成,即中子星转变成以奇异粒子为主要成分的超子星,并且这种转变受到温度的影响,温度越高,转变密度越低.由于超子的出现,中子星核心高密度区域的状态方程,对于不同温度,差别不大,所以有限温度中子星的最大质量都在1.8M_⊙附近.这与观测结果相符.     

基于变结构控制的旋转调制激光惯导伺服控制系统设计

调制转台的到位精度以及速度平稳性直接影响舰载旋转调制激光陀螺惯性导航系统的导航定位精度。摩擦会使调制转台产生极限环现象,进而严重影响调制转台的到位精度以及速度平稳度。针对上述问题,基于变结构控制策略设计了旋转调制激光陀螺惯性导航系统旋转调制转台伺服控制系统,可以有效克服由于摩擦、未建模误差以及电机力矩波动产生的极限环现象。仿真结果表明,存在摩擦、未建模误差等外界干扰的条件下,调制转台的到位精度以及速度平稳度均能得到较为满意的结果。     

中子星内部结构

中子星是宇宙中一类极端致密的天体,其平均密度超过饱和核物质密度。对这类天体的研究,可以帮助人们了解极端条件下的物理性质,特别是深化关于引力和强力的认识。文章介绍了脉冲星和中子星的概念,并重点阐述了中子星内部结构的不同模型,以及如何通过最大质量和潮汐形变量等观测来检验这些模型。未来发现更多的双中子星并合或中子星黑洞并合事件,有望最终揭开中子星内部结构之谜。