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【科普】刚体定点动力学

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介于有人提了陀螺的问题,更介于六级考完很抑郁,来搞个我那个新年新帖的继续= =
一、首先是刚体角动量的表示方法
将刚体角动量积分

角动量各分量表示为

合并同类项

我们根据张量识别定理,我们识别出如下我们成为转动惯量的二阶对称张量

由二阶对称张量的性质,它和应力张量一样,都具有主轴,主值等
于是,刚体定点转动的角动量,可表示为如下形式


1楼2012-12-22 20:31回复
    二、欧拉动力学方程
    将动量矩方程在刚体固连坐标系上按相对倒数展开

    再将刚体交通量表达式带入,得到并把固连坐标系选为惯量张量的主轴,得到刚体定点运动的欧拉方程(一般形式下的方程请自主带入推倒,不过不太用吧,太复杂了)


    2楼2012-12-22 21:58
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      2026-05-27 21:51:58
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      三、几点注释
      1、陀螺
      惯性椭球的定点运动刚体成为陀螺
      当陀螺的角速度与刚体对称轴重合时,由刚体角动量公式得,刚体角动量与角速度平行。
      2、欧拉方程的解
      由于欧拉方程的非线性,所以解析解也比较难得到。
      比较著名的解析解有
      ①欧拉情况下刚体永久转动解(角速度加和力矩都为0)
      此时,刚体的转动只能绕主惯性轴(把方程角加速度和力矩都化为0后,非别讨论主惯性矩重根的个数就可以得到结果)
      ②欧拉情况下动力学对称刚体解(主惯性矩一次重根)
      刚体做规则进动
      ③欧拉情况下的一般解(力矩为0)
      其余当然还有很多解,欧拉方程说复杂其实远没有N—S方程复杂,关于陀螺的基本定理下回再讲吧。。


      3楼2012-12-22 22:12
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        话说你那新年贴哪去了。。


        IP属地:四川4楼2012-12-23 17:57
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          哈哈哈哈,看不懂也π_π


          来自Android客户端5楼2012-12-24 10:42
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            为什么不置顶加精


            6楼2012-12-24 11:39
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              "将动量矩方程在刚体固连坐标系上按相对倒数展开"这一步可以详细说说嘛,谢谢楼主


              IP属地:吉林7楼2021-04-07 16:27
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