⛸️ 花滑——5刚体连杆动力学系统
初始角速度 ω₁：
6.0 rad/s
超紧凑横屏
初态 (状态 1)
末态 (状态 2)
初态关节开合角 (0°~90°)
左臂角度 θ
80°
右臂角度 θ
80°
支撑腿角度 θ
0°
浮动腿角度 θ
85°
末态关节开合角 (0°~90°)
左臂角度 θ
5°
右臂角度 θ
5°
支撑腿角度 θ
0°
浮动腿角度 θ
15°
实时数据
初始角速度
6.0
rad/s
末态角速度
0.00
rad/s
初态转动惯量 I₁
0.000
kg·m²
末态转动惯量 I₂
0.000
kg·m²
角动量 L
0.000
kg·m²/s
提速倍率
0.00x
ω₂ / ω₁
📊 物理参数设定与核心推导公式
基于 5 刚体连杆力学模型（设定运动员总体重 50kg，身高约 1.6m）
身体部位 (刚体)
质量 (m)
特征长度 (L)
转动参数与说明
躯干与头部 (核心轴心)
25.0 kg
r = 0.2 m
提供基础转动惯量
I₀ = 0.5mr² = 0.5 kg·m²（近似）
左臂 / 右臂
各 2.5 kg
L = 0.6 m
肩关节距中心旋转轴
d = 0.2 m
左腿 / 右腿 (浮动腿)
各 10.0 kg
L = 0.8 m
髋关节距中心旋转轴
d = 0.2 m
1. 肢体质心半径推导 (三角函数转换)：
假设肢体质量均匀分布，其质心位于连杆中点 (L/2)。当肢体张开角度为 θ 时，该肢体质心到人体中心旋转轴的垂直距离 r 为：
r = d + (L / 2) · sin(θ)
2. 系统总转动惯量 (I) 的叠加原理：
I_总 = I₀ + m_臂(r_左臂² + r_右臂²) + m_腿(r_左腿² + r_右腿²)
3. 角动量守恒定律 (L)：
系统在冰面旋转过渡阶段不受外力矩作用，其初始状态(1)与收缩末态(2)的总角动量保持不变：
L = I₁ · ω₁ = I₂ · ω₂
4. 末态爆发角速度求解 (ω₂)：
ω₂ = (I₁ · ω₁) / I₂