The hollow ball has its mass concentrated on its surface at the contact point, therefore it moves quicker than the solid ball since it requires no torque to exert the effect on its interior mass like the solid ball does.
Why always the same ratios 7:2 and 5:2?
Imagine the disc being infinitely large, you will see the size of the ball is not an effectual factor, only the configuration matters.
转盘上放一个实心圆球,转盘转动,圆球可以保持不动。
如果对圆球加一个侧向的力,则圆球会沿着一个圆形轨迹运动。转盘转七圈,圆球沿同样圆形轨迹转两圈。
如果圆球是空心的,则转盘转五圈,圆球转两圈。
为什么?
想像一下即可。
The hollow ball has its mass concentrated on its surface at the contact point, therefore it moves quicker than the solid ball since it requires no torque to exert the effect on its interior mass like the solid ball does.
Why always the same ratios 7:2 and 5:2?
Imagine the disc being infinitely large, you will see the size of the ball is not an effectual factor, only the configuration matters.
以上是用常识常理來解釋。要定量解释則要計算,例如為什麽是5:2 和 7:2,軌迹是否正圓,等等。
稍側推圓球一下之後再無外力,轉盘也沒加速,故球的自轉速度應不變(衹方向變),故其平移速率也不變(方向變)。
此題最可愛之處是軌迹是闭合的圓。
即使不是规则的圆,也是重复有来有去。
是什么因素让它去了又回,回了又去?
造成的摩擦力而帶來了離心力,這是力之一。(球静止的情形即因为這两個速度無差額,故無摩擦力,也就無離心力。)
然後就是我上面說的能量守恒,球要''尋找"一條軌迹,使球與轉盘接觸處的彼此的相對運動一致(否则就打滑)。
再想想就明白了。
从大直径轨道向小直径轨道运动,因为惯性保持原来的速度,这样到小直径轨道时球会“变快”,表现为“向前”。
而每次向前都会有阻力消耗掉一部分加速度,加速度减到零,球就不再“向前”。
阻力大于变轨带来的速度优势,球就会“变慢”,表现为“向后”。
一直到半圆的另一个顶点,球继续“向后”。开始画圆的返回起点的另一半弧。
但问题是,此时,球开始由小直径轨道换回大直径轨道,为什么?动力是从哪儿来的?
俺猜,一定是前边的半圆弧运动贮存了能量。
如果是这样,是怎么贮存的? 是什么原理?
注意墨綫與轉盘上每個圓周的交點上的切綫的交角,就對圓球為什麽要這樣走明白個大概了:這樣走,在不打滑的情况下保持能量守恒。