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。

t = 0.0 s

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
蓝:质心平动的份额铜:绕质心转动的份额

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vCω平动能转动能总动能
实验 A2.0 m/s4.0 rad/s6.000 J12.000 J18.000 J
实验 B4.0 m/s4.0 rad/s24.000 J12.000 J36.000 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?