呼啦圈工作的物理原理,请详细地为我讲解,呼啦圈工作的物理原理,应该有关圆周运动吧,当我们转呼啦圈的时候,我们是往外对哗啦圈用力的,那么也就是合力并不是指向圆心,可为什么哗啦圈还

来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/05/10 10:01:26
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呼啦圈工作的物理原理,请详细地为我讲解,
呼啦圈工作的物理原理,应该有关圆周运动吧,当我们转呼啦圈的时候,我们是往外对哗啦圈用力的,那么也就是合力并不是指向圆心,可为什么哗啦圈还能转呢?

呼啦圈工作的物理原理,请详细地为我讲解,呼啦圈工作的物理原理,应该有关圆周运动吧,当我们转呼啦圈的时候,我们是往外对哗啦圈用力的,那么也就是合力并不是指向圆心,可为什么哗啦圈还
我们先用力学的方法来研究一下呼啦圈的运动...
一﹑力学模型
呼啦圈的运动涉及两个物体,呼啦圈和人.呼啦圈是一种有弹性的塑料圈,在速度不太大的情况下(此时呼啦圈的形变很小),可将其近似看作刚体 .人在玩呼啦圈时,主要是腰部与呼啦圈接触,所以我们可以只考虑腰部.人的腰部形状是很复杂的,为了进行初步分析,对腰部形状进行简化,将其看成一个圆柱形的刚体.
二﹑运动分析
通过观察可知,当呼啦圈绕我们转动的时候,它既有滚动又有滑动,我们只考虑滑动,因为呼啦圈绕圆柱体滚动的运动情况十分复杂,他们的接触点的高度在不断变化,呼啦圈的姿态也在变化.
三﹑受力分析
首先,考虑圆柱体(即人的腰部)静止的情况:呼啦圈在开始时获得一个初始速度,绕圆柱体转动,并在圆柱体表面进行滑动,设其转动方向为顺时针方向,则此时它所受的力为重力﹑圆柱体对它的弹力和摩擦力.
呼啦圈受到的弹力是由圆周运动引起的,其大小决定了摩擦力的大小.它受到的摩擦力可分解为水平方向和竖直方向两个分量,水平分量阻碍呼啦圈的滚动,竖直分量阻碍呼啦圈向下掉落.由于摩擦力的水平分量,呼啦圈的速度逐渐减小,其所受到的弹力也在减小,摩擦力跟着减小直到无法阻止其在重力作用下掉落.因此,要使呼啦圈作稳定的圆周运动,就必须有一个力来平衡摩擦力的水平分量,这个力只能由圆柱体提供,所以圆柱体应有一个加速运动.
呼啦圈需要一个怎样的加速度呢?首先考虑圆柱体进行圆周运动的情况,因为圆周运动是加速度不断改变方向的运动,而呼啦圈的速度方向也是不断改变的.圆柱体转动方向应与呼啦圈一致,否则无法加速它.我们选择坐标架位于圆周运动圆心并随圆柱体转动的参考系,则在该参照系内,圆柱体的中轴是静止的,而圆柱体进行自转(这是考虑到我们的腰是不能改变方位的),呼啦圈则围绕它转动.
结论
在以上的讨论中,我们初步的分析了呼啦圈的运动,我们发现当我们的腰作圆周运动时,呼啦圈绕我们转动的过程中有一半过程是在减速的,因此我们在玩呼啦圈时在这一半过程中可以改变转动方向,如果我们的腰做不出这种改变,不妨停下不动,这样既可以节省体力也可以让呼啦圈转得更快些.另外,可以看出:当横截面积不变时,半径越大则所需的 越大,这说明胖人(半径较大)在以同样的θ转同样的呼啦圈时,需要转的更快.这样看来用呼啦圈减肥对胖人更有效.
从力学观点分析,呼啦圈的运动是物体在非定常单面约束下的二维运动为便于分析,将复杂的动力学问题分解为几步进行假定转呼啦圈的人十分发福,可用一个圆柱体近似地代表身体令一个半径比圆柱体大的刚性细圈套在圆柱体上滚动以半径为圆心为的圆表示圆环,半径为,圆心为的圆,表示圆柱体,先近似将细圈的运动限制为水平.
不知道楼主懂了没有?不懂再问.如果懂了的话,

物体做圆周的运动的时候会有一个向心力的,学物理的时候好像有说到,具体是怎样,记不清了

  自己看吧

收起

还有离心力吧。