抱枕、硬币、小球...人类怎么总喜欢扔东西？
扔东西也得讲科学嘛
扶眼镜）今天小编就来研究一下
实验器材
所标杯、长方体（抱枕）
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实验过程
众所周知
一个长方体拥有三个旋转轴
我们用自由落体的方式
来模拟失重条件下
长方体围绕三个旋转轴的旋转状态
首先沿转动惯量最小的轴旋转
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注意到抱枕抛起前标签在右侧
落下后标签仍在右侧
然后沿转动惯量最大的轴旋转
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与上一次实验一样
抱枕抛起前“脸”面向左侧
落下后仍面向左侧
最后沿中等转动惯量的轴旋转
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发现抛起前耳朵在左侧
落地后耳朵在右侧
当然
做实验嘛
难免会出现一些意外情况
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原理解说
我们的方形玩偶以三个不同的取向为旋转轴 ， 具有不同的转动惯量 。 读大学或者学过高中竞赛物理的朋友们会知道 ， 转动惯量计算公式为：
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至于还在读中学的朋友们
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我们暂时只需要记住 ， 方形玩偶的这三个转轴对应的转动惯量的大小关系为：
I1＞I2＞I3
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在抛接玩偶的过程中我们发现 ， I1和I3对应的旋转都是比较稳定的（即上抛和下落过程中玩具的只绕指定的转轴旋转 ， 可以参考玩具的黑色小耳朵） ， 而I1和I3对应的旋转 ， 则发生了绕其他轴的翻转 。
这就是所谓的贾尼别科夫定理 ， 即物体围绕最大和最小主轴转动时 ， 转动是稳定的 ， 而围绕中间轴转动时 ， 转动是不稳定的 。
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图片来源网络
在转动过程中 ， 由于非理想条件（比如旋转轴的微小晃动）导致角速度在另外两个主轴上有分量 。 当旋转轴为最大（或最小)主轴时 ， 可以利用欧拉方程计算得到 ， 此时物体在另外两个主轴方向上的运动为微小的简谐运动：
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因此在宏观上处于一个稳态 。 而当旋转轴为中间轴时 ， 物体在其他两个主轴方向的运动状态为：
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因此整个旋转是不稳定的 。
上期回顾
No.261 动手画一画 ， 能否成功骗过我们的双眼？| 正经玩
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