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    如何通俗地解释贾尼别科夫效应?

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    • 贾尼别科夫定理是航天员贾尼别科夫在空间站发现的,如图1所示,他发现在空中绕轴旋转的蝴蝶螺母在旋转过程中会多次发生180度的翻转,即图中螺母翅膀从朝左变成朝右,再经历一段绕轴旋转后,朝右变成朝左,依此重复。正是由于太空站处于微重力,螺母不会迅速掉落,该现象才非常明显。如何通俗地解释贾尼别科夫效应?要解释这一现象,我们需要用物理学的语言来更准确地描述。首先要理解动量这个概念,我们可以用角动量来描述一个物体的旋转运动状态。顾名思义,角动量和动量有着相似之处,动量的表达式是质量速度,而角动量的表达式是转动惯量乘角速度。就像如果没有外力,物体的动量不变;没有外力矩,物体的角动量也不变,这就是角动量守恒。与质量类似,转动惯量是衡量一个物体旋转运动的自身属性。但值得注意的是转动惯量通常不是一个标量,只有在转动轴为主轴的情况下才为标量,也就是角动量方向和角速度方向相同时,转动轴才能被称为主轴。

       

      而贾尼别科夫效应在任何一个满足三个主轴对应的转动惯量不同的物体上都能体现。当物体在绕着值大小第二的转动惯量对应的主轴旋转时,只要旋转轴和第二主轴稍有偏离就会发生螺母翻转的现象。这是因为通过能量守恒和角动量守恒的计算,可以得到螺母在绕第二主轴运动时,旋转轴稍有偏离,绕其它主轴方向的旋转运动的角速度也会产生。而现实中的物体很难做到旋转轴和主轴完全重合,螺母在绕轴旋转时,在另一个主轴方向产生了角速度,所以会发生翻转。

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