格物致知
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参数实验室 · 人造重力
工程思维四步:审题建模 → 独立计算 → 仿真验证 → 结论迁移
1
审题建模
2
独立计算
3
仿真验证
4
结论迁移
可调参数
角速度 ω
0.42
rad/s
旋转周期 T
15
s
半径 r
50
m
转速 n
4.0
rpm
旋转半径 r
50
m
转速 n
4.0
rpm
体验者质量 m
70
kg
▶ 计算后解锁
重置
提示:拖动鼠标可旋转视角;滑块实时改参。
↺ 重新计算(锁回第 2 步)
先完成第 2 步计算,仿真才会解锁
第 2 步 · 先独立计算(不许先看仿真)
半径 r = 100 m,要得到地球重力 g′ = 9.8 m/s²,所需角速度 ω 约为多少?
先在纸上算,再点选项。答对解锁第 3 步仿真验证。
A
0.99 rad/s
B
0.31 rad/s
C
0.10 rad/s
D
3.14 rad/s
公式提示:g′ = ω²r
核心定义
核心公式
g′ = ω²r , ω = 2πn⁄60
表观重力由旋转提供,方向沿半径向外(离心方向)。
一句话法则
转得越快、半径越大,人造重力越强;太小会飘,太大压身。
模型假设与边界
匀速转动的刚体环;忽略轨道真实重力(≈0)与科里奥利微效应;人相对环静止。
现实映射
空间站环形舱、《星际穿越》库珀站、航天员离心机前庭训练。
课堂追问
①半径为何不能太小?②转速过快人会怎样(科氏力、脚头重力差)?③真实空间站为何多用大半径慢转?
表观重力 g′
7.9
m/s²
折合重力
0.88
g
表观体重
553
N
状态
舒适
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