求助动力学,流体力学高手 ,关于硬币旋转“站立”的问题

发布网友发布时间：2022-05-19 01:30

共2个回答

热心网友时间：2023-10-01 06:04

旋转硬币不倒下是因为旋转时硬币产生了陀螺效应，陀螺效应的作用效果是保持旋转物体的旋转中轴线的指向不变，所以如果有陀螺效应在，硬币的旋转中轴线就一直垂直于桌面，也就不倒下。你这个问题好像有点缺陷，就是厚度这里。如果把硬币的厚度变成1厘米，那恐怕只要你随便一放，不用旋转，硬币也会“站立”是吧。知道LZ不是想问这个。那还是从他旋转而站立说一下吧！前面已经说过，他旋转时站立是跟“陀螺”效应有关。你应该玩过陀螺吧，陀螺旋转时就会站立在地面，如果“陀螺效应”不足以保持硬币站立它就会倒下。也就是说如果旋转速度太低，它所产生的陀螺效应就会很小，硬币就倒地。那么只要我们有办法使硬币转得越久，硬币也就站得越久。先说厚度吧，上面你提到增加厚度就是增加面积，但面积增加了不影响摩擦力，摩擦力只跟摩擦系数和压力有关。现在看一下增加外径和内径吧。增加内外径可以使硬币的质量分散在更大的旋转圆周上，这样有助于增加转动时的贯量，也就可以使硬币转得更久。但有一个矛盾内外径增加了，必将增加转动时的空气阻力，那时候转动的时间也不会长。所以说也不是内外径越大也好。只有到达那个中间量，既增大了转动惯量，又不太多的增加空气阻力时硬币才回转的越久，那样才能站得越久。当然内外径的增加，硬币的重心也越高，那对硬币的站立也是不利的。

热心网友时间：2023-10-01 06:05

对物体站立时进行分析，你所说的影响因素应该是：
厚度——水平方向的宽度，影响接触面积的大小
厚度越大，接触面积越大，物体站立的稳定性越强，转动站立时间越长。
外径——物体的高度，影响物体重心的高度
外径越小，重心越低，物体站立的稳定性越强，转动站立时间越长。
内径——内径与外径的差，影响物体表面积的大小
内径越接近外径，物体表面积越小，转动时，受到的空气阻力越小，转动站立的时间越长。
另外，实际运动是一个复杂的情况，其他因素不可能完全一样。追问厚度大了不是接触面大了，增大了摩擦力，更多的抵消动力更容易停下了（当然这个宽度不能宽的很离谱）
内径是否还影响到水平方向上两侧所受重力与中间所受重力的比值，（转动时稳定性的考虑）
内径太大是否会导致变形量增大，从而增大接触面积

还有在硬币即将倒掉的时候还有个侧向跳动的过程
能否进行下分析谢谢

追答接触面大了，增大了摩擦力——摩擦力只与正压力、动摩擦因数有关，与作用面积大小无关
内径……两侧所受重力与中间所受重力的比值——重力的作用点是等效的，对于整体，重心依然在中心，作用效果不变。例如，走钢丝绳的人为了控制平衡，常常拿一根横杆，增加两侧的比重，以便于控制，反而更有利于平衡。
在硬币即将倒掉的时候还有个侧向跳动的过程——对于硬币，转速越大，越容易站立。转速很小时，很难站立。此时，看上去好像是在斜着转圈，可以看做重力的分力提供向心力（高一会学圆周运动）。速度越小，所需向心力越小，重力的分力超出所需的向心力就越多，越容易倒下。