為什麼雜技演員走鋼絲時會手持長杆?花樣滑冰時如何調節轉動的角速度?4月15日12時,《張朝陽的物理課》第四十五期開播,搜狐創始人、董事局主席兼CEO張朝陽坐鎮搜狐視頻直播間,從牛頓定律出發,推導質點系的質心運動定律和角動量定理,并将角動量定理應用于剛體的定軸轉動;對雜技表演中平衡杆的作用、花樣滑冰時轉速調節的原理進行解釋說明;最後還計算了長杆在重力作用下的擺動,闡述了長杆單擺與普通單質點單擺的區别。
直播課開始,張朝陽從牛頓力學出發,推導了質點系的質心運動定律,表明在考慮質心運動時可以把整個質點系看成全部質量處于質心的質點,系統動量在單位時間的改變量等于合外力。接着,他推導了質點系的角動量定理,得到了描述角動量随時間變化的方程。
将質點系的角動量定理應用于定軸轉動的剛體上,可以得到剛體定軸轉動下的角動量定理形式。當外力矩為0時系統的角動量将保持不變。張朝陽以花樣滑冰運動員的轉動為例,說明運動員如何運用角動量守恒的物理規律,改變自身轉動慣量,從而控制旋轉速度的增大和減小。此外,張朝陽還對雜技演員走鋼絲時手持長杆有助于恢複平衡進行了解釋說明。
(張朝陽推導剛體定軸轉動時的角動量定理)
最後,張朝陽利用推導得到的公式計算了長杆單擺在重力場中的擺動方程,并強調不能簡單地把長杆的質量都“等效”地集中到質心,否則會得到錯誤的擺動方程。基于推得的擺動方程,他在小幅擺動近似下求出了長杆單擺的頻率和周期公式。
截至目前,《張朝陽的物理課》已直播四十餘期。從去年11月開啟第一節物理直播課,他先是從經典物理學開始,科普了牛頓運動定律等;而後從經典物理的“兩朵烏雲”說起,向近現代物理過渡,探讨了黑體輻射理論中的維恩公式、普朗克公式等知識。此後逐步進入量子力學領域,從基礎的薛定谔方程等理論内容,到氫原子波函數,再到氣體定容比熱的溫度階梯等更加具體實用的案例。内容豐富、覆蓋廣泛,理論公式由淺入深、繁簡交融。
《張朝陽的物理課》的直播風格獨樹一幟:注重推導,通過一步一步詳盡的數學計算,推導出相關的物理公式,把每個公式從頭到尾拆解得十分清晰。
據了解,《張朝陽的物理課》于每周周五、周日12時在搜狐視頻直播,網友可以在搜狐視頻“關注流”中搜索“張朝陽”,觀看直播及往期完整視頻回放;關注“張朝陽的物理課”賬号,查看課程中的“知識點”短視頻;此外,還可以在搜狐新聞APP的“搜狐科技”賬号上,閱覽每期物理課程的詳細文章。
除了《張朝陽的物理課》外,在直播方面,搜狐視頻正持續打造知識直播平台,邀請各個科學領域的頭部播主入駐,進行科普知識直播。包括中國運載火箭技術研究院專家錢航,直播講述航空航天事業發展史;北京交通大學理學院教師陳征博士線上開課——“奇趣的科學實驗”;中國科學院基因組學博士、元碼基因創始人田埂講解基因組學與生活的緊密聯系;天體物理博士劉博洋科普“日全食是怎麼産生的”等。未來還将有更多知識播主入駐搜狐視頻,一起互動玩轉科學。
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