项链戒子中间穿过,戒子掉下的瞬间,为什么被项链会拴住?这个神奇的小魔术,我们就用Abaqus解释一下吧。
~魔戒~
下图是这个小魔术的动力学分析模型,刚体的戒子和柔性体的项链,和上图的魔术一样,初始状态的戒子中间被项链穿过,项链采用Truss单元,图中是渲染后的样子,整体模型施加全域的重力场1个g。
建模的时候,要注意一个关键的边界条件,就是戒子有初始角速度。仔细观察过这个魔术的朋友们应该已经发现了,就是戒子释放的瞬间,大拇指提前松开,由于戒子重力绕中指支撑点的力矩,使它产生一个角速度,这是魔术成败的关键。
下面是这个魔术仿真模拟的结果:
通过仿真模拟我们发现,这个魔术的力学过程用一句话解释就是,戒子因旋转使自己落在“亲手设计”的项链“圈套”中,再来看一下慢动作。
可能对于研究拓扑几何的人来说,这个魔术根本没什么大惊小怪的,前前后后不都是两个亏格为1的面包圈嘛,有什么不同吗?要是扣在一起才叫奇怪呢,☺开个玩笑☺
这个案例模型本身并不复杂,对于动力学建模分析是一个很好的练习,感兴趣的朋友可以自己试着模拟一下。
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