一般平面运动 · 动能实验台
质心在赶路,刚体也在转身
Ek = ½MvC² + ½ICω²
先想一想:一块木板一边向前飞、一边打转时,只算它绕质心转动的能量,为什么一定会少算?
运动画面与能量账本
蓝色虚线记录质心 C 的平移;物体上的铜色标记显示绕 C 的转动。
C 是质心,不是固定铰链
质心平动能 ½MvC²
6.000 J
33.3%
绕质心转动能 ½ICω²
12.000 J
66.7%
刚体总动能 Ek
18.000 J
两项相加,不能漏项
一次只动一个旋钮
实验 A 保留当前状态;实验 B 只改变一个运动量。这样就能看清两项各管哪件事。
| 状态 | vC | ω | 平动能 | 转动能 | 总动能 |
|---|---|---|---|---|---|
| 实验 A | 2.0 m/s | 4.0 rad/s | 6.000 J | 12.000 J | 18.000 J |
| 实验 B | 4.0 m/s | 4.0 rad/s | 24.000 J | 12.000 J | 36.000 J |
默认对照:vC 加倍后,平动能变为 4 倍;ω 没变,所以转动能原封不动。
先预测,别急着拖滑块
平方关系最容易“看着像两倍,算出来四倍”。选一题,再判断哪一项会改变。
同一刚体的 vC 加倍、ω 不变。哪项动能保持不变?
作答后,这里会解释是哪一个变量控制了这一项。