[爆卦]橡皮筋雙星是什麼?優點缺點精華區懶人包

為什麼這篇橡皮筋雙星鄉民發文收入到精華區:因為在橡皮筋雙星這個討論話題中,有許多相關的文章在討論,這篇最有參考價值!作者mantour (朱子)看板Physics標題Re: [問題] reduced mass時間Th...


※ 引述《as77000 (as77000)》之銘言:
: 想請問一下關於 reuced mass 的一個觀念
: 當把其中一個物體看成 REDUCED MASS時 另外一個物體的質量是看成無限大
: 還是m1+m2
: 如果是m1+m2 可以用萬有引力定律 去解釋
: 但
: 這樣他們之間的質心 不就有在運動(以 雙星運動為例)
: 所以看成無限大比較合理吧 因為此時系統總動能 剛好是質心座標下的動能
: 但這不就無法解釋萬有引力定律

你可能對reduced mass的觀念不是很清楚

以高中來說 reduced mass 比較好的描述應該是這樣的:



二質點只受彼此間作用力與反作用力,而不受其他外力時,二質點間的相對運動

與一個質量為reduced mass,受力與二質點間交互作用力相同的假想質點的運動相同



簡單的推導如下:

二個質點質量分別為 m1和m2

他們二個分別都只受二者之間的作用力與反作用力,不受其他任何外力

也就是說:

m1a1 = F21

m2a2 = F12 = -F21

因此

a1 = F21/m1

a2 = -F21/m2

(a1-a2) = F21 (1/m1 + 1/m2)

令 1/μ = 1/m1 + 1/m2



μ(a1-a2) = F21

然後重點來了:

這個意思是說我們可以假想有一個質量為 μ的質點

當它的受力等於 m2 給 m1的力(F21)時

它的運動就會與 m1 相對於 m2 的運動相同!

這個假想的質點跟實際上的系統一點關係也沒有

它的受力是怎麼來的實際上也不需要去考慮

它完全是我們假想出來的系統,只是藉由這個系統我們可以求出m1和m2的相對運動而已

因此reduced mass的受力,是由原本的系統中m2給m1的力來決定,而和本來的題目

中受力的來源沒有關係

以雙星運動為例

我們假設有一個質量為μ=m1m2/(m1+m2)的質點,它的受力不一定要是重力,

我們可以把它綁在一個特製的橡皮筋上,這個橡皮筋的彈力和長度的關係恰好是

F = - Gm1m2/r^2,而橡皮筋的另一端,就當作固定在我的桌上好了

根據我們前面的推導,這個假想質點的運動就會剛好和m1相對於m2的運動是一樣的

我們只是利用這個假想質點綁在橡皮筋上的系統,去求原系統中m1和m2的相對運動

這就跟我們利用一個假想圓周運動的投影,去求彈簧的簡諧運動一樣

我們不會去問reduced mass的受力是怎麼來而是直接令它等於F21,

就如同我們不會去問假想圓周運動的向心力是什麼,而是直接令它的角速率為√(k/m)

一樣,重點在於我們這樣令了以後,這個假想的運動可以幫助我們去求本來

所要求的本來的運動

希望以上的討論可以解決你的問題 :)

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◆ From: 140.112.213.158
Ertkkpoo:所以說系統(此兩質點)若有受外力,減縮質量不復存在? 05/06 00:21
mantour:我不會這樣說,我會說這時reduced mass的概念比較沒有用 05/06 00:30
mantour:reduced mass只是個概念,本來就沒有存不存在的問題 05/06 00:30
mantour:也有一些特別的情況,例如二質點在一均勻重力場中 05/06 00:31
mantour:還是可以用reduced mass 05/06 00:31
kosaika:比如像什麼樣的例子?在高中只知到雙星、雙質點振盪. 05/06 00:33
Ertkkpoo:內動能也有 05/06 00:34
h888512:推 05/06 00:34
kosaika:對,內動能跟雙質點是同一個例子~ 05/06 00:35
mantour:鉛直的雙質點,就是系統有受外力但仍然可用reduced mass 05/06 00:43
mantour:的例子 05/06 00:43
mantour: 雙質點振盪 05/06 00:43
yjn145:推 05/06 00:59
sneak: 鉛直的雙質點,就是系統 https://muxiv.com 08/13 15:36
sneak: reduced mas https://daxiv.com 09/17 10:17
sneak: 推 https://daxiv.com 09/17 13:33
sneak: 推 https://muxiv.com 11/09 11:14
sneak: 雙質點振盪 https://muxiv.com 01/02 14:25
muxiv: 所以說系統(此兩質點) http://yaxiv.com 07/06 22:02

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