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.     

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…     

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。     

超灵敏的针式磁强计

正一个原子置于磁场中,它会像陀螺一样摇摆(术语称为进动),但指南针一般不摇摆,而是简单地指向一个固定方向。一个研究小组现在已经从理论上证明,一根指南针在一个足够弱的磁场中实际上也是摆动的,并且这种效应可以被利用,用于制作超灵敏的磁场传感器(磁强计)。他们的计算表明,这种装置可比当今最好的磁强计灵敏1000倍。研究人员表示,宏观和量子尺度磁体之间的连接,可能会导致新的磁测量技     

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.     

杠杆式回转仪定量演示方法研究

在对杠杆式回转仪运动现象进行理论分析的基础上,通过测量出圆轮自转角速度,旋转轴进动角速度、进动角度的参数,定量研究了力矩与进动速度间关系、角速度与进动速度间关系、角动量定理的实验验证,最后将测量值与理论计算值进行了比较。将杠杆式回转仪运动状态的定量分析引入大学物理实验,培养了学生实际动手能力,加深了学生对角动量定理,力...     

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…     

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     

气垫回转仪

本文介绍的气垫回转仪,如图1所示,由于基本上消除了摩擦,可观察到相当稳定的进动和章动现象;藉助于脉冲火花记录装置,还可对自转频率、进动频率和章动频率作定量测量,并由此求得回转仪对过定点主轴的诸转动惯量。     

dμz／dt=0在电子自旋共振中的物理含义

具有净自旋磁矩物质中的电子在ｚ轴方向外磁 场的作用下，ｄμｚ／ｄｔ＝０从而导致μｚ＝Ｃ，Ｃ为正、负 常数和零，本文对此进行了理论分析和讨论．结果表明：Ｃ 取值的不同，标志着在ｚ轴所加的磁场不同，但只要满足 在垂直于ｚ轴方向上射频场（微波场）的旋转方向和频 率与自旋磁矩μ的拉莫尔进动的方向和频率相同的条 件，都可发生电子自旋共振．并给出了μｚ取不同常数 时μ绕磁场的拉莫尔进动轨迹．     

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…     

保偏光纤陀螺轴向磁敏感特性研究

研究了与光纤线圈敏感轴平行的轴向磁场作用下保偏光纤陀螺的漂移特性,建立了保偏光纤陀螺产生的非互易相位差与入射光偏振态关系的数学模型,并对该模型进行了实验验证.结果表明:轴向磁场对保偏光纤陀螺产生的非互易相位差源于光纤线圈内光纤的弯曲,且与线圈中光纤扭转分布具有密切关系,即当线圈绕制完毕,光纤扭转分布固定时,对应的保偏光纤陀螺轴向磁场灵敏度不变;保偏光纤陀螺轴向磁场灵敏度与射入光纤线圈内光的偏振态密切相关,通过改变入射偏振光的入射角,可在0~5°/h/mT范围内改变典型保偏光纤陀螺的轴向磁场灵敏度.     

极化3He系统核磁共振FID信号的激光探测

极化率测量装置是极化³He系统的重要组成部分之一.本文介绍了一套在极化³He系统上搭建的激光探测自由感应衰减核磁共振（FID NMR）信号的实验装置,该装置有望为³He极化率的高精度实时测量提供新的途径.激光探测法的原理是法拉第旋光效应,该方法使用一束线偏振光探测极化³He磁矩绕主磁场进动的FID信号,实验结果表明相较于拾波线圈探测方法,激光探测方法的信噪比提高了106%,对³He的极化率测量更精确.该探测方法有望替代传统的拾波线圈,广泛地应用于³He极化系统的极化率测量或精密测量实验中.     

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。     

磁矩进动阻尼引起相位滞后的实验测量和理论分析

由于磁矩进动时阻尼作用的存在，脉冲磁场在金属材料中所产生的磁通量一般滞后于场，从而使穿过金属材料的脉冲磁场相位滞后.对于非铁磁性金属材料，这种相位滞后非常微弱，而且由于趋肤效应和涡流的影响，阻尼作用导致的相位滞后难以观测.给出了一种在有金属镀膜的陶瓷真空盒中测量这种相位滞后的实验方法及结果.这种方法采用超薄、有绝缘条纹的隔离分区镀膜技术，在测量中适当选择测量点的位置，因而将趋肤效应和涡流的影响降低到最小.同时对实验测量结果进行了理论分析. 关键词： 相位滞后 磁矩进动阻尼 趋肤效应 涡流     

基于PASCO平台的磁悬浮陀螺实验研究

利用PASCO实验平台的磁感应强度测量传感器,测量了方形永磁体轴线处不同高度上的磁感应强度.然后根据磁悬浮陀螺稳定悬浮的条件和方形永磁体磁场分布的解析表达式,提出了确定陀螺稳定悬浮高度范围的一种简化方法.实验测量表明,所采用的简化方法能方便确定陀螺悬浮的高度范围.     

地球真的在自转啊——米歇尔·傅科摆实验——"最美丽"的十大物理实验之四

"坐地日行八万里,巡天遥看一千河"是毛主席诗词中的一句,写得极有气魄又很有科学道理.这"坐地日行八万里"是怎么来的呢?原来,这与地球的自转运动有关.在科技高度发达的今天,似乎没有谁还会不知道地球在绕太阳公转的同时,还在以它的自转轴为轴自西向东不停地自转着.     

87Rb冷原子EIT介质中光学信号存储与释放的实验研究

在87Rb冷原子介质中,利用电磁感应透明(EIT)动力学过程,实现了光学信号的存储与释放.实验研究了Larmor进动导致的释放信号崩塌和复原现象,结果表明,当提供量子化轴的磁场超过100 mG时,实验测量得到的拉莫尔周期与理论计算结果较好的相符,这为下一步开展量子存储研究提供了实验基础.     

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。     

双线并绕螺线管引入霍尔效应测量螺线管磁场的实验改进

针对大学物理实验中霍尔效应测量螺线管磁场实验中同一螺线管所通入电流既作为已知电流求霍尔元件的灵敏度又作为未知电流求螺线管的磁场这一不足,提出一种设计方法,采用双线并绕螺线管使两个电流进行有效区分,同时还可以测量螺线管内的叠加磁场,可使学生深刻全面理解霍尔效应测量螺线管磁场的原理及螺线管磁场的性质,并可作为设计性实验项目培养学生的创新意识。