Вывод скорости прецессии колесного гироскопа [закрыто]

Я искал в Интернете, и все, что я мог найти, это скорость прецессии волчка. Но я хочу вывести скорость прецессии колеса, подвешенного на веревке, как показано ниже:

1

что взято из этого видео .

Профессор Уолтер Левин говорит в своем видео , что

ю прецессия "=" т л вращаться

Но вывод не дан в этом видео. Поэтому было бы очень признательно, если бы кто-нибудь дал мне вывод.

Ответы (1)

Есть более формальный/механический способ сделать это, но я думаю, что это может быть достаточно простым, но при этом правильным. Может быть и более прямой способ сделать это.

Я буду использовать цилиндрические координаты.

Мы знаем, что крутящий момент (о происхождении) равен

т "=" т ф ^
Мы также знаем, поскольку это плоский симметричный волчок, что угловая скорость тела параллельна угловому моменту тела. Затем,
л "=" л р ^ .
Связь между угловым моментом и крутящим моментом
д д т л "=" т .
Обратите внимание, что величина углового момента постоянна, поскольку и крутящий момент, и угловой момент всегда перпендикулярны.
л д д т р ^ "=" т ф ^ л ( д д т р ^ ) ф ^ "=" т ( ф ˙ ф ^ ) ф ^ "=" т л ф ˙ "=" т л
С ф ˙ постоянна (оба т и л есть), мы называем их ю прецессия .

Кажется, что это неправильно. Поскольку направление прецессионного движения совпадает с направлением крутящего момента, а направление угловой скорости прецессии перпендикулярно крутящему моменту и угловому моменту, в "=" ю × р .
Прецессионная угловая скорость ю нажимать. г ^ перпендикулярна как крутящему моменту ( ф ^ ) и угловой момент ( р ^ ). Я так понимаю, что под "прецессионным движением" ты имеешь в виду ю нажимать. × р ф ^ , и в этом случае я согласен, что он имеет то же направление, что и крутящий момент. Я не понимаю, о чем ты, подумал. Не могли бы вы указать, какой шаг вы считаете неправильным?
Вы написали выше, т в ф ^ направление. В последних двух шагах вы получили угловую скорость до начала движения в том же направлении, что и крутящий момент, в то время как она перпендикулярна как крутящему моменту, так и угловому моменту.
т действительно в ф ^ направление. Последние три уравнения являются скалярными уравнениями относительно их величин, а не векторными. я не писал ю нажимать. т , если ты это имеешь в виду.
т в ф направление. л в р . В направлении крутящего момента в так, ю "=" в р ( р ^ × ф ^ ) . Таким образом, угловая скорость прецессии направлена ​​перпендикулярно ф и р , то есть вертикальное направление или г ^ .
Да, я согласен, и я никогда не говорил иначе. Опять же, последние три уравнения не векторные, а скалярные (я взял скалярное произведение). То есть они связывают величину векторной величины угловой скорости прецессии с величинами векторной величины углового момента и крутящего момента.