角速度方向為什麼垂直於轉動面,角度不是在麵內變化嗎,麻煩不要直接回答右手螺旋法則,謝謝。?

時間 2021-06-05 23:01:05

1樓:一枚枕頭

對於我自己來說,之前我理解角速度方向的時候確實挺抽象的,但是我還是按照我自己後來的理解簡單的說一下。

只要是乙個轉動的物體,你找到它轉動的軸,然後你暫時假定乙個軸向的方向。當你逆著這個方向看物體的時候,【比如你發動乙個陀螺,然後你站起來豎直向下看它】它肯定是順時針或逆時針中的乙個轉向。而你在順著這個假定的方向看向物體,【你從地底下向上看這個陀螺】它的轉向必定與原來的轉向相反。

既然我們能夠在這個假定的沿軸的方向上判斷出物體的轉向,況且物體的轉動方向僅僅只有兩個(順、逆時針)那我們就把能夠判斷物體轉動的方向定在軸向上吧。【這個方向就是垂直於轉動平面的】

不要讓"角速度"這三個字限制你自己的理解,你自己想想,角速度的方向其實就是轉動方向。角速度的方向其實就是能夠判斷出物體轉動方向的【方向】。括號中的"方向"就是軸向。

這是我自己的理解。

2樓:張亦馳

(以下內容是個人理解,在我學習的過程中,也沒有人講過為什麼一定要這樣定義角速度的方向)

首先,以右手系的方式定義乙個旋轉,是很有道理的,因為如果乙個讓乙個座標系進行旋轉,只有它的旋轉軸的向量是不變的,而其它空間點的位矢都要改變。

進一步來說,可以從對稱性上來想這個事情。

從時間反演對稱來講,乙個正著旋轉的物體,假如做乙個時間反演,那麼它應該反著旋轉,而這種情況下,旋轉方向相反,以右手系定義的旋轉很好地符和這個對稱性。

從空間反演對稱來講,乙個正著旋轉的物體,如果做空間反演(即全部座標反號),那麼變換後的物體,旋轉方向應該是不變的。你可以想象乙個細腰鼓,假如以中心點為原點,垂直兩個鼓面的方向為z軸,鼓繞著z軸旋轉,這個鼓本身就是乙個空間反演對稱的物體,那麼顯然符合空間反演對稱的情況下,旋轉方向是不變的,以右手系定義的旋轉也很好地符合這個對稱性。(如圖中紫色線兩端的點,它們兩個就是反演對稱的點)

最後實際上還有乙個鏡面反射對稱性,就不多贅述了。總之,以右手系定義旋轉,在三個基本的時間、空間對稱性上,有很好的性質。這是我個人對為什麼按右手系定義角速度方向的理解。

3樓:

要表示出物體旋轉的方向只需要用乙個向量就夠了,你想想怎麼用乙個向量表示出來,肯定只能垂直於旋轉平面啊。不然如何指定旋轉方向?

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