旋转纸牌轨迹的近似理论计算

朱世栋, 黎秋航, 侯吉旋, 陈 乾

doi:10.16854 / j.cnki.1000-0712.210097

大学物理 >

2021 , Vol. 40 >Issue 10: 56

DOI: https://doi.org/10.16854 / j.cnki.1000-0712.210097

大学生园地

旋转纸牌轨迹的近似理论计算

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1. 东南大学物理学院，江苏南京 211189; 2. 东南大学交通学院，江苏南京 211189

朱世栋( 2000—) ，男，安徽芜湖人，东南大学交通学院 2019 级本科生.

收稿日期: 2021-03-01

修回日期: 2021-04-22

网络出版日期: 2021-10-15

基金资助

东南大学教学改革研究与实践项目( 2019-075)

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Approximate theoretical calculation of the trajectories of rotating cards

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1. School of Physics，Southeast University，Nanjing，Jiangsu 211189，China; 2. School of Transportation，Southeast University，Nanjing，Jiangsu 211189，China

Received date: 2021-03-01

Revised date: 2021-04-22

Online published: 2021-10-15

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摘要

从刚体力学和空气动力学的角度，对 2020 年国际青年物理学家锦标赛的第 17 题“玩纸牌( Playing Card)

”进行了理论分析和一定的实验验证，计算出了一个水平扔出旋转纸牌的轨迹方程，并通过参数分析讨论了纸牌运动的一些规律.研究发现，影响纸牌运动的主要力是下表面的空气阻力，它一方面导致了纸牌的进动，一方面通过进动产生了三个方向的分力，从而影响了纸牌的轨迹.本文最后通过自主设计的纸牌发射器验证了理论的合理性.

关键词： IYPT; 旋转刚体; 平板绕流; 进动

本文引用格式

朱世栋, 黎秋航, 侯吉旋, 陈乾 . 旋转纸牌轨迹的近似理论计算[J]. 大学物理, 2021 , 40(10) : 56 . DOI: 10.16854 / j.cnki.1000-0712.210097

Abstract

From the perspective of rigid body mechanics and aerodynamics，this paper

has carried out theoretical analysis and certain experimental verification on the 17th

question " Playing Card" of the international Young Physicists Championship 2020 ( IYPT2020)

，and worked out a trajectory equation of a rotating card. Some rules of card’s movement

are discussed through parameter analysis. It is found that the main force affecting the

movement of card is the air resistance on the lower surface，which on the one hand

causes the precession of the card，on the other hand，produces the component force in three

directions through the precession，thus affecting the trajectory of the card.Finally，this paper

verifies the rationality of the theory by a self-designed card launcher.

Key words： IYPT; rotating rigid body; flat-plate flow; precession

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