【原创】提出一个新的力——扭转恢复力

木虫子

对于扭转恢复力，这是一个新的力，其实属于弹力的范畴，但是好像没有人对它进行过研究，在此我提出这个概念。
    大家一定都有这样的生活经验，具有弹性的材料在发生扭转变形后会有恢复原来性状的趋势，由此产生一种力，在这里我把它称为扭转恢复力。
    举一个例子，也是生活中最常见的扭转恢复力的例子。一张普通的塑料袋，没错，就是你在你家旁边的那个超市买东西时超市给你用来装商品的塑料袋，当你装东西进去，然后旋转里面的物体，塑料袋就会产生往回转的力，甚至转到反方向旋转，但是最终它都会恢复原来的正常的性状，而这个状态，我称之为平衡状态。
    现在，根据生活的经验，我们可以很快提出与扭转恢复力有关的物理量，首先，我们要做个图，以便于描述。如图1；
    下面的载体便是你买的商品，它向弹线，也就是塑料袋施加一个力F，称F为弹线的负荷力，简称负荷力。从生活经验可以猜想，扭转恢复力与负荷力有关系，而且是正相关，即负荷力越大，扭转恢复力越大；
    第二就是弹线材料的弹性系数，这不难理解，弹性系数越大，扭转恢复力越大，也就是说也是呈正相关的关系。这是因为产生扭转恢复力的来源实际上就是弹力，但是它和弹力又不相同，这一点在后面叙述；
    第三就是转动圈数。这也不难理解，大家都可以体会到，你转动手中的塑料袋圈数越多，塑料袋转回去的力越大，速度越快，转到另一边的圈数也越多。这也是正相关的关系；
    第四是弹线长度，也许这点有些人没有注意到，就是手中的塑料袋越长，转的越慢，恢复原来性状的速度越慢。也就是说弹线长度与扭转恢复力呈负相关的关系。当然，弹线越长，可以转动的圈数越多，这就讨论到了一个限度问题；
    弹线的长度是有限的，不可能无限扭转，而弹线长度越长，可扭转的圈数越多，这不难理解。还有一点就是弹性系数，一般弹性系数越大，可转动的圈数越多，因为弹性系数越多，可压缩的程度就越大，这有什么关系呢？可以想象，塑料袋在扭动的过程中，因扭转发生形变的弹性相互之间有挤压，这就是形变的来源，也是扭转恢复力的来源，而受到挤压形变的程度越大，产生的扭转恢复力越大，而所有弹性物体受到挤压的程度都有一个限度，在物理学上用弹性系数表达，这就是弹线可转动圈数限度的来源。
    前面提到，扭转恢复力来源与弹力，但是又与弹力不同，虽然其本质是弹力，不同点就在于它们的作用效果。普通的弹力的作用效果是产生与被挤压方向相反的力，而扭转恢复力则是总体上表现为产生使载体向平衡状态方向转动的力。这是力的方向的差别，其实和所有的弹力比如弹簧振子的作用目的相同，都是弹性物体在产生形变后恢复原状的一种力。
    说到弹簧振子，大家应该清楚了，有平衡状态，最大位移点等概念。我们可以发现，弹簧振子模型与现在所描述的扭转恢复力模型是多么的相像，我们可以参考弹簧振子模型，把一些概念引入研究扭转恢复力。
    首先，平衡状态，与弹簧振子一样，在没有受到外力时弹簧振子保持的最终状态，这概念用在扭转恢复力上一样适用。弹簧振子在不受到阻力的理想物理状态下可以一直来回振动，扭转恢复力一样可以，具体表现就是在振动了n圈数后放手，弹线转回去，并转动到另一面，到达n圈，再转回去，如此反复。当然，这是完全没有阻力的理想状态，实际上阻力根本不可避免，所以最终弹线还是会恢复平衡状态。
    第二点，就是弹簧振子中的最大位移点的概念，引入到弹线模型中就是最大圈数状态。此时，弹簧振子的恢复力最大，振动点速度最小，弹簧的弹性势能最大。几乎是完全相同的，此时，扭转恢复力最大，弹线速度最小，弹线的弹性势能最大。
    其实，弹性模型和单摆模型也很相似，一样可以作为类比。
    这是提出的扭转恢复力，至少现在我没有发现有人提出过这个力，源于仔细观察生活产生的灵感，有时间我会亲自做一些实验来证明自己提出的这个力，因为不是系统的研究，只是提出一个概念，所以文章比较短。同时大力鼓励大家细心观察生活，这个世界还有很多东西等着你的发现。

耿直007

类似于“扭转张力”。

爱因思源

插个题外话:拉力,推力等这种力再往本质里推,是属于基本力中的哪个(核力,引力,电磁力)简单说明理由.

中微子

是电磁力
貌似扭转恢复力在工程里面用的比较多，期待中原发言

中原

传说中大学有一门课程叫做弹性力学，只是我没学

木虫子

原帖由 中微子 于 2008-7-30 19:54 发表

貌似扭转恢复力在工程里面用的比较多，期待中原发言

现在已经有系统的研究扭转恢复力吗?我以为我是首次提出呢

hesiyuhappy

这个还是弹力吧，你所说的跟弹力不同，是说它的效果跟弹力不同，事实上弹性形变中也有扭转形变
当然你这里所说的跟扭转形变有所不同，就是扭转形变是一个整体的形变，比如一整块橡皮的扭转，而你这里塑料袋的扭转是另一种形式
但是回复的原理是相同的
这里的塑料袋可以简化三跟弹性绳，一段固定在一个圆盘（其它什么也可以）的边上地不同位置（最好是均匀固定），另一端做同样处理
你在扭转前的状态也就是三根绳竖直的状态，当下面的圆盘旋转一定的角度之后，圆盘受到重力还有现在已经倾斜了一定角度的弹性绳的拉力，合力的效果就是“回复”

关于工程上的我就不清楚了

木虫子

不知道是不是相同,但是我在提出这个力的时候想的是一根弹性绳,你想想,就算是三根或四根甚至更多弹性绳和载体相连,在进行扭转的时候还是会把这些绳子缠到一起,其实作用效果就可以简化成一根弹性绳

hesiyuhappy

一根弹性绳那就是单纯的扭转形变，跟上面说的橡皮一样

木虫子

对,就是扭转形变,我在这里提出的力就是以这个为基础的

hesiyuhappy

但是你提出的模型是可以用经典的力学来解释的，你提出这里新的力并不“新”啊

木虫子

我的意思是新提出的,以前没有人对这个力做过系统研究的,不是说无法解释的

hesiyuhappy

可以简化的模型为什么要搞得那么复杂呢……

永恒的贝多芬

卡文迪许测量G用的纽秤似乎就与之有关。

西迪厄斯

应该是两种方向的弹力的和力，说得浅了点，水平和竖直方向。再说 圆盘未必总是呈水平状态