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。
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