旋转垫圈在钢棒上的运动及稳定性分析

为探究施加以初始旋转的垫圈在钢棒上的运动状态及各因素对垫圈稳定进动角速度的影响,以2022年全国大学生物理学术竞赛(CUPT)“棒上环”为基础,对钢棒上垫圈的运动状态进行分析,结合角动量定理及牛顿经典力学定律,得到单点悬浮旋转的边界条件,利用拉格朗日方程,分析了垫圈章动的原因并对单点旋转滑动阶段给出推导分析,根据欧拉方程式得到垫圈双点稳定旋转阶段进动角速度的表达式,进行改变垫圈内外半径、钢棒半径等多种实验,用Origin软件对实验数据进行拟合分析,探究各因素对垫圈稳定进动角速度的影响。