基于刚体定轴转动模型的物体稳度描述改进分析

基于刚体定轴转动模型的物体稳度描述改进分析

叶 荣^1※,秦 岭¹,何进飞²,吴显云¹,刘人瑄¹

(1.成都师范学院 物理与电子工程学院，四川 成都 611130; 2.德阳成都外国语学校，四川 德阳 618099)

摘 要：基于目前定量描述稳度的方法因参量过少或过多，存在难以真实反映其定义与影响因素的关系或不能直观显示变化规律的问题，文章从刚体定轴转动的模型出发，分析了物体从稳定平衡状态到临界倾倒的物理过程，提出了用物体倾倒过程中克服重力矩做功的大小来定量描述物体稳度的方法，重新定义了稳度表达公式并讨论了影响物体稳度大小的因素，最后运用数值计算方式解释了控制长杆与短杆的平衡的佯谬。结果表明，物体的稳度与物体的质量、物体的重心到稳线的距离以及最大倾斜角度均成正比关系；所提出的稳度定量描述公式，既能表示物体可倾斜的程度，也可体现使物体倾倒的难易程度，较传统的重力势能增量描述物体稳度公式更直观、简明，且更符合物体从转动到倾倒的实际情况。研究结果对物理教学和相关工程技术具有理论指导和实践借鉴意义。

关键词：稳度；定轴转动；重力矩做功；佯谬