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一个摆,在水平面做匀速圆周运动,那竖直方向哪来的力与重力平衡?

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如图所示,摆是由一跟细绳和小球组成的,细绳长度为L,小球质量为m,就跟单摆一样;虽然受重力,但是所在平面始终与重力方向垂直,细线的另一端固定在轻杆上。(图画了半天也画不出立体的感觉,就粗略地看吧)
之前上课学单摆的时候就奇怪这个问题,也上网查过一些知识,了解到了圆锥摆,这个问题其实是“细绳与竖直方向的夹角θ成90°”的特殊情况,我知道小球的向心力由细绳拉力T的水平方向上的分力Tsinθ充当,而竖直方向上的分力Tcosθ与重力G平衡,当θ=90°时,Tcosθ=0,此时竖直方向上没有力与重力平衡,所以不存在这种运动。
但在生活中常常能看见这种现象,为了验证,我还特地那了耳机线,充电线,以及其他什么线实验了半天(很多都是思维实验,毕竟一时找不到合适的材料),真的能水平转起来,而且转的越快就越能保持这种运动状态。
很难不怀疑我弄错了什么,是还有我没想到的地方吗?为什么理论上不成立实践却成立呢?



IP属地:江西来自Android客户端1楼2022-06-11 00:59回复
    按照理论,他们会说那个倾斜角太小你看不出来


    IP属地:上海来自Android客户端2楼2022-06-11 01:58
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      你是不是忘了拉力竖直方向上的分力?


      IP属地:上海来自Android客户端3楼2022-06-11 02:47
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        第一、第一张图,如果杆是细直杆,还是被竖直固定的,然后通过一个细绳拉动小球水平圆周转动。
        理论上,转不起来,要想转起来,估计细绳会绕在直杆上。
        楼主可以做个实验,拍个视频发过来。
        要想小球转动,只有一种可能,就是那个杆子不能固定。
        根据生活常识也是如此,人抓一根绳子,绳子一头有个物体,譬如小球,要想让小球转起来,人的手必须一定幅度转,如果人的手不动,那小球转不起来。
        把绳子拴在杆子上也是如此,杆垂直固定在地面上,无论杆子怎么转,小球都不会转。
        只有让杆子以某个倾斜角以一定幅度转动,小球才能转。
        二、所以,生活中能看到转起来,是另外一种形式,而不是那张图片给的那样。
        一楼那种形式如果想可以,就必须人抓着绳子,或者人抓着杆子,然后绳子拉动小球转动。
        但是,这种情况,有一个前提,就是人的手得不停来回动。
        三、还有,楼主说的小球运动平面与重力垂直,这个你看不出来,你目前用的手段测都测出来。
        中间肯定有夹角。


        IP属地:河南来自Android客户端4楼2022-06-11 02:55
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          只是趋近而已啦


          IP属地:北京来自iPhone客户端5楼2022-06-11 03:16
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            建议用绳子绑重物再试试(


            IP属地:陕西来自Android客户端6楼2022-06-11 03:58
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              转的很快才行,这时候因为向心力很大,拉力也很大,稍微有那么一点点角度就能抵消重力了,很难看出来,慢了自然就掉下来


              IP属地:广东来自Android客户端7楼2022-06-11 06:02
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                陀螺原理
                陀螺在旋转的时候,不但围绕本身的轴线转动,而且还围绕一个垂直轴作锥形运动。也就是说,陀螺一面围绕本身的轴线作“自转”,一面围绕垂直轴作“进动”。也即陀螺并非垂直立于地面之上,而是对地面法线有一定的偏离,向地面有一些倾斜。所以重力对陀螺的力矩不为零,而陀螺的进动角动量可以平衡重力矩的作用,所以陀螺在旋转时不会倒向地面。陀螺围绕自身轴线作“自转”的快慢,决定着陀螺摆动角的大小。转得越慢,摆动角越大,稳定性越差;转得越快,摆动角越小,因而稳定性也就越好。而且陀螺的外形也对陀螺的进动有影响。这和人们骑自行车的道理差不多,其中不同的是,一个是作直线运动,一个是作圆锥形的曲线运动。


                IP属地:广东来自Android客户端8楼2022-06-11 08:18
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                  陀螺的三大特性:
                  陀螺特性——定轴性
                  陀螺在旋转的过程中不会倒下,要归功于陀螺的第一个特性,叫做定轴性.陀螺在转动时,如果作用在它上面的外力的力矩为零,由角动量定理可知,这时陀螺对于支点的角动量守恒,在运动中角动量的方向始终保持不变.陀螺上的每一个点都在一个跟旋转轴垂直的平面里沿着一个圆周转动.按照惯性定律,每一个点随时都极力想使自己沿着圆周的一条切线离开圆周,可是所有的切线都与圆周本身在同一个平面内.因此,每一个点在运动的时候,都极力使自己始终停留在跟旋转轴垂直的那个平面上.角动量守恒在生活中是随处可见的.花样滑冰运动员把手收拢或者抱胸,她身体的一部分到转轴的距离变小,自转角速度变大,运动员就飞速旋转起来了.
                  陀螺特性——进动性
                  陀螺的第二个特性是进动性.当陀螺高速旋转时,陀螺的中心轴像是绕着一个竖立的杆子在转圈,这种高速自转物体的轴在空间转动的现象叫做进动.这是因为当陀螺受到对于支点的重力的力矩作用时,根据角动量定理,角动量的矢量方向便随着陀螺的转动,描出一个圆锥体.
                  其实,由于太阳和月球施加的潮汐力,我们的地球一直在不断地缓慢地进动着,长期的进动就成为岁差.在我们的日常生活中,也可以常常看到进动,例如自行车在行驶过程中,如果它稍有歪斜,只要把车头向另一方稍微转动一下,车子就平衡了.这是重力对于轮胎支点形成了进动力矩,促使车子恢复了平衡.
                  陀螺的特性——章动性
                  陀螺的第三个特点是章动性.陀螺不可能永无止境地旋转下去,当陀螺由于摩擦而开始慢慢下落时,所做的运动就是章动.章动是指刚体做进动时,绕自转轴的角动量的倾角在两个角度之间变化,拉丁语的意思就是点头.陀螺在做进动的同时,它的顶部还在做着“点头”运动.
                  章动在天体中是一个非常常见的运动,地球也存在着章动,地球“点一次头”要花18.6年.我国古代历法将19年称为一章,因此这种运动就被称为章动.


                  IP属地:广东来自Android客户端9楼2022-06-11 08:44
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                    IP属地:北京来自iPhone客户端10楼2022-06-11 10:05
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                      这就是不可能水平甩起来的原因啊


                      IP属地:北京来自Android客户端11楼2022-06-11 10:19
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                        在旋转参考系下如果用牛顿运动定律解释就要加入一个叫离心力的虚拟力,离心力和重力组成合力作用于物体,当重力远小于离心力,则重力的作用就不明显了。


                        IP属地:广东来自手机贴吧12楼2022-06-11 10:30
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                          第一个理论上做不到,第二个是绳的拉力分解


                          IP属地:湖南来自Android客户端13楼2022-06-11 10:34
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                            因为90度只是你的想象而已


                            IP属地:中国台湾14楼2022-06-11 10:59
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                              事实上就是不行,需要有夹角或者其他条件才能保持theta为90°的运动


                              IP属地:澳大利亚来自Android客户端15楼2022-06-11 11:40
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