直接分析力,太复杂了。从能量入手!”
他试图建立功率平衡方程:重力不做功,安培力的功率等于系统产生的热功率。
但安培力是变力,其功率的计算,同样需要进行复杂的积分。
并且,这涉及到速度与力的点乘,引入了更复杂的角度关系。
这是另一片更深的泥潭。
两位金陵王牌,用尽浑身解数,在各自选择的战场里奋力搏杀。
而林允宁,在短暂的审视后,却放下了笔。
他靠在椅背上,闭上了眼睛。
“太乱了……”
他有些嫌弃地撇了撇嘴,好像看见了一件设计拙劣的艺术品。
“问题出在参考系上。在地面上看,棒子在转,洛伦兹力无时无刻不在变化,分析起来当然一团乱麻。”
【抽象建模】的天赋,让他在脑海中瞬间构建了一个全新的世界。
“如果……我跟着棒子一起转呢?”
一个大胆的念头闪过,整个物理图像瞬间被重构!
在与导体棒一同旋转的非惯性参考系里,棒是静止的!
一个动态问题,瞬间就变成了静态平衡问题!
他的思维豁然开朗。
“在这个参考系里,除了重力和支持力,还需要引入两个‘虚拟’的力——离心力和科里奥利力。而原本的洛伦兹力,则因为电荷的相对运动,可以被等效为一个从转轴指向棒末端的、恒定的等效电场!
“沿棒方向做一次一维线积分即可得到动生电动势,从而得到恒定回路电流,进而与重力矩平衡给出θ。”
复杂的电磁感应,被简化成了简单的静电场。
繁琐的圆周运动,被转化成了几个恒力的平衡。
他睁开眼,那双总是带着几分懒散的眸子里,精光湛然。
他拿起笔,草稿纸上异常干净。
他只画了一个简洁的、带有旋转坐标轴的受力分析图,随即开始在答题卡上书写。
解:取与导体棒固连的非惯性参考系,在该系中,导体棒静止。
取棒上距离O点r处的微元dr,其受力平衡……
无需繁琐的多重积分与三角代换,只做一次关于杆长的∫s ds的一维积分,方程便迎刃而解。
……
考试结束的铃声响起。
许嘉诚和周衍几乎是同时放下了笔,两人对视一眼,都从对方眼中看到了精疲力竭后的如释重负。
“最后那题,简直不是人做的。”
许嘉诚低声道,“那个倒霉的安培力太难算了,方向和大小都跟着半径变,积分积到一半,我就感觉要掉进三角函数的坑里出不来了。”
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