角動量守恆-進動篇

角動量守恆-進動篇

 目的

表現物體轉動時角動量與力矩的關係,進而瞭解進動(prcession)現象。

 

 實驗

實驗裝置:腳踏車輪子、棉繩、剪刀。

將輪子用兩條棉繩吊掛起來,轉動輪子後,將其中一條棉繩剪斷,觀察輪子的運動現象。

 

 

 原理思考

棉繩被剪斷的一端為何不會掉下來?

 

進動(precession)是自轉的物體之自轉軸又繞著另一軸旋轉的現象。在此例中,自轉的輪子繞著未被剪斷的棉繩為軸旋轉。棉繩被剪斷的一端沒有隨即落下的原因,可從輪子的力矩與角動量關係(如下圖)說明。

 

precession
輪子在平面的轉動產生的角動量。棉繩剪斷時因力矩產生角動量變化,所以新的角動量如圖所示。因此,輪子就以棉繩為軸,順時針方向轉動。

 

 討論

1.陀螺的轉動與進動有何關係?

2.陀螺儀的原理是否是與進動相同?

3.天體中常見的進動現象如何解釋?

 

 參考資料

 "Physics for Scientists and engineers with Modern Physics ", International Edition., Addison Wesley, 2003, U.S.A., p.396-406. Randall D. Knight

 BICYCLE WHEEL GYROSCOPE ON PIVOT(University of Maryland Physics Lecture-Demonstration Facility)

 

 製作

朱慶琪

 

 指導老師

朱慶琪

 

 撰稿

杜宗勳、朱慶琪