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【展厅展品】花滑选手的转速改变,是因为“转动惯量”吗?

admin 2019-12-14 301人围观 ,发现0个评论

Hi~新朋友,记得点蓝字重视咱们【展厅展品】花滑选手的转速改变,是因为“转动惯量”吗?哟

一名花样滑冰选手在冰面上翩然起舞,

其间一个动作是直立旋转,

只见她张开双臂,

以单脚点地飞速旋转,

跟着双臂逐步回收,她转得越来越快,

当双臂张开时,旋转速度又开端下降了。

为什么双臂弹性会影响花滑选手的转速呢?一些科普资料把其间原因归为“翻滚惯量”,那么,究竟是不是翻滚惯量形成的转速改变呢?小编接下来就把这件事掰开揉碎说一下。

先来说说翻滚惯量是咋回事

咱们或许都知道,惯性是有质量物体的固有特点,它影响到物体是否简单“动起来”或“停下来”。质量越大的物体,要动起来或停下来就越困难。

那么翻滚惯量呢,它影响一个物体是否简单“转起来”或“中止翻滚”,和物体的质量散布有关,关于两个总质量相同的物体,质量散布越靠外,翻滚惯量越大,转起来或停下来就越难,反过来,质量散布越靠里,翻滚惯量越小,转起来或停下来越简单。

中国科技馆里有一件关于翻滚惯量【展厅展品】花滑选手的转速改变,是因为“转动惯量”吗?的展品,它上面有两个如出一辙的滑道,还有若干带配重的滚轮,拿两个形状、配重数量都相同可是配重散布不同的滚轮放在滑道顶端,一同放下,让它们俩沿滑道翻滚,会发现配重靠里的滚轮比靠外的滚轮滚得更快。

展品“翻滚惯量”

乍一看,这不就跟花滑选手的比如相同吗?手臂张开,一部分质量靠外了,转得就慢;手臂缩起来,这部分质量靠里了,转得就快。

且慢,假如这样了解,就误解了翻滚惯量的效果。请注意,它不是影响物体转得快不快,而是影响物体是否简单“转起来”或“停下来”。换句话说,它影响的不是速度,而是加快度。

其实,这件展品和花滑选手有一个很大差异,展品中的滚轮是在重力效果下沿滑道加快翻滚的,而花滑选手是没有凭借外力,随便加快和减速的,所以二者天壤之别。

影响花滑选手转速的真实原因是什么呢?

答案其实是“角动量守恒”!

或许有的读者会说,你别逗了,我知道中国科技馆有关于角动量守恒的展品,人坐在椅子上,翻滚一个横放的大陀螺,然后把陀螺立起来,人就会跟椅子一同,往陀螺翻滚相反的方向转过去。这跟花滑选手快慢改变有啥联系啊?

展品“角动量守恒——陀螺转椅”

这归于只知其一,不知其二。角动量是一个重要的物理量,它是矢量,也就是说,它既有巨细也有方向,上面说到的那件展品,展【展厅展品】花滑选手的转速改变,是因为“转动惯量”吗?现的是角动量的方向守恒,没提巨细的事。而花滑选手旋转的比如,要用角动量巨细方面的守恒来解说。

咱们说花滑选手的转速快慢,说的是她必定时开拓者间内转了多少圈,换句话说,是“角速度”。依据角动量计算公式,一个物体的角动量不变时,它的角速度和半径的平方是成反比的。选手的手臂张开,半径大了,角速度就要下降。反过来,手臂缩回去,半径变小,角速度就跟着上升了。

感兴趣的读者,能够请朋友帮助做这样一个试验:坐在一个能够灵敏翻滚的椅子上,手持两个哑铃,请朋友帮助把椅子转起来,看是不是握着哑铃张开臂膀时转得慢,收起臂膀时转得快。不过试验时必定要注意安全啊。

中国科学技术馆展览教育中心 李博供稿

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