作者: Bike (徵小引擎) 站內: Talk
標題: Re: 請問一下 怎麼解釋陀螺效應?@@
時間: Thu Mar 24 00:24:37 2005
※ 引述《archranger (騎車。)》之銘言：
> 常常看到陀螺效應
> 可是智商太低 google大神很難向我解釋
> 請問一下有什麼簡單的方法可以說明的嗎?^^;
> 其實是有人問我 我自己也不清楚:~
這是個好問題，有興趣的話可以翻動力學最後幾張
或者查關鍵字 gyroscope 陀螺儀，或者科氏力(英文忘了怎麼拼了)
你將會得到一堆爽翻天的座標系統以及微分微分再微分
就我所知的陀螺效應，有兩種解釋法，第一種是基於科氏力造成的現象
科氏力在生活周遭很常見，諸如颱風路徑偏折方向、
洗臉盆漏水後，剩下最後一點點會在漏水孔產生渦漩
甚至，你騎車放手，車子可以維持平衡，也是科氏力的影響
那麼，科氏力怎麼造成的呢？這要從觀察座標系說起
如果觀察者的座標是一個絕對座標，那所觀察到的運動物體位移就是絕對位移
如果觀察者的座標是一個轉動作標，那所觀察到的運動物體位移必需做修正
經過一堆計算計算再計算，微分微分再微分，
可以獲得運動物體相對於轉動作標系統的加速度向量
這個加速度向量有許多項，其中一項就是 2ω×V
ω是轉動作標的角速度、V是物體的速度，兩者外積
也就是說，當座標轉動角速度越快，或者運動物體速度越快，科氏力越大
科氏力我把它歸類為假想力，是因應觀察座標的差異造成的
就像你待在行進中的車子上，看路邊的行道樹往後跑一樣
先前說的颱風路徑，是因為地球本身是一個轉動體，但是角速度很慢
24小時才轉一圈，角速度當然慢，所以人們基本上不會強烈感受到科氏力的影響
另一種則是跟陀螺儀原理有關的說法，與角動量守恆有關
陀螺儀的基本架構是一個轉子，轉動時帶有一角動量，
可以依照右手定則判斷角動量的方向
當外界給一個扭矩，並且方向與轉子的角動量垂直時，
這個外加的扭矩不會影響轉子角動量的"量質"，但是會"改變方向"
所以會有一個"角動量差值"產生(向量運算)
這個差值的方向正好跟扭矩方向，以及轉子本身的角動量方向相互垂直
量測這個角動量差值，就可以反推扭矩大小，也就是外界的轉動狀況了
一個簡單的例子，轉動的陀螺為何不會倒地，就是因為陀螺轉動有一角動量
而萬有引力相對於陀螺產生一扭矩，方向與陀螺的角動量垂直
因此就會有一"角動量差值"
這個"角動量差值"會隨時校正陀螺的傾斜狀況，保持平衡
不過當陀螺受摩擦力，使轉動速度越來越慢時，
角動量差值也會改變，越來越小，最後就....倒了....
我猜你問陀螺效應，可能是看到引擎的傾角、曲軸轉動方向跟陀螺效應有關
因為活塞、曲軸都帶有速度/角速度，因此當車子轉向時，
如同這些機件位於轉動座標上，也會有上述的現像產生
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