扑克牌飞行的动力学分析

摘要

本文研究了第33届国际青年物理学家锦标赛(IYPT)的第17题:扑克牌的飞行稳定性问题.通过对扑克牌进行定量化抛掷实验,并对飞行过程中的扑克牌进行运动与受力分析的方法,研究影响扑克牌飞行距离和轨迹的参数.首先通过对抛掷扑克牌的过程进行分析,设计了定量化的扑克牌抛掷仪器;随后在实验中,对扑克牌的出射俯仰角、角速度、高度对其轨迹及距离的影响进行了分别验证;接着基于实验中观察到的现象以及数值仿真,对扑克牌相对于自身质心的刚体运动,以及质心相对于地面的空间运动进行了分别分析,最后得出了其运动的微分方程.