颠覆我们经验认知的多米诺骨牌倒下时长
一张多米诺骨牌垂直立于水平地面。以尽可能小的力推动一下竖杆,竖杆开始倒下,求骨牌倒落地的时长。
先做理想化假设:
- 多米诺骨牌质量m;
- 多米诺骨牌高度为L;
- 多米诺骨牌厚度为零;
- 多米诺骨牌倒下过程中以底端为轴顺时针旋转,旋转阻尼为零;
- 空气阻力为零;
- 多米诺骨牌是是刚性的。
图1
计算方法要用到刚体力学的知识。根据机械能守恒定律,得到
其中,ω为多米诺骨牌绕O轴转动的角速度;J为骨牌的转动惯量,其值为
骨牌的转动惯量