光滑圆筒中的四球问题——对39届中学生物理竞赛复赛(延考)第四题的思考FOUR-BALL PROBLEM IN A SMOOTH CYLINDER——REFLECTIONS ON QUESTION 4 OF THE 39TH SECONDARY SCHOOL STUDENTS' PHYSICS COMPETITION REMATCH(EXTENDED EXAMINATION)
吴洵,姜付锦,何彬,黄亦斌
摘要(Abstract):
针对第39届全国中学生物理竞赛复赛(延考)第四题,先对四球系统进行受力分析,根据动力学和运动学得到9个(非线性微分)方程,得到两个第一积分(守恒量)。再通过数值模拟给出解答,发现当初始角速度不大时,原参考解答是很好的近似。最后还进一步研究了近似解,得到泰勒展开中精确到t~5的结果。整个分析过程为处理力学问题提供了一个参考案例。
关键词(KeyWords): 刚体动力学;非线性;第一积分;无量纲化;泰勒展开
基金项目(Foundation): 2021年武汉市教育科学规划重点课题《基于新课程标准的高中情境化命题实践研究》阶段性成果之一,课题编号:2021A051
作者(Author): 吴洵,姜付锦,何彬,黄亦斌