《趣味物理學(xué)續(xù)篇》第三章圓周運動 3.1陀螺旋轉(zhuǎn)的時候為什么不會倒？

第三章圓周運動 3.1陀螺旋轉(zhuǎn)的時候為什么不會倒？

　　在小時候曾經(jīng)玩過陀螺的成千上萬個人里面，恐伯沒有多少人能夠正確地回答這個問題，為什么一個直立著轉(zhuǎn)甚至歪斜著轉(zhuǎn)的陀螺會出乎意料地不倒呢？是什么力量把它維持在這種好象很不穩(wěn)定的狀態(tài)呢？難道它能不受重力的作用嗎？

　　原來，這里有一種極有趣的力的相互作用。陀螺的原理不很簡單，這里不打算深入研究。這里只談一談旋轉(zhuǎn)著的陀螺所以能夠不倒的基本原因。

　　一個照著箭頭所指的方向旋轉(zhuǎn)著的陀螺。請注意它邊上寫著A字的那一部分，和在它對面寫著B字的那一部分。A的部分在離開你，而B的部分在向著你轉(zhuǎn)過來。現(xiàn)在再看，當(dāng)你把陀螺的軸向你自己這一面?zhèn)鹊沟臅r候，這兩部分會起什么樣的運動。你這樣推它，就是使A的部分的運動向上斜，B的部分的運動向下斜；使這兩部分都得到一種跟自己本來的運動成直角的推動。可是，陀螺在很快旋轉(zhuǎn)的時候，它的圓周速度非常大，而你推它的時候所給它的那個速度卻很小。一個小速度和一個大速度結(jié)合而成的速度，自然跟圓周的大速度相差不大。所以陀螺的運動幾乎沒有改變。陀螺好象抵抗著一切想把它推倒的力量。同時陀螺越重和轉(zhuǎn)得越快，就越能頑強地抵抗推倒它的力量。這就是陀螺能夠不倒的原因。

　　這個解釋，在本質(zhì)上同慣性定律有直接關(guān)系。陀螺上的每一個點，都在一個跟旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面里沿著一個圓周轉(zhuǎn)。按照慣性定律，每一個點隨時都竭力想使自己沿著圓周的一條切線離開圓周。可是所有的切線都同圓周本身在同一個平面上。因此，每一個點在運動的時候，都竭力想使自己始終留在跟旋轉(zhuǎn)軸垂直的那個平面上。由此可見，在陀螺上所有跟旋轉(zhuǎn)軸垂直的那些平面，也竭力在維持自己在空間的位置。這就是說，跟所有這些平面垂直的那旋轉(zhuǎn)軸本身，也竭力在維持自己的方向。

　　我們不準(zhǔn)備研究陀螺在外力作用下所發(fā)生的一切運動。這需要做很多解釋，未免會枯燥無味。我只想解釋一下，一切旋轉(zhuǎn)物體所以能夠使它們的旋轉(zhuǎn)軸的方向保持不變，原因在哪里。

　　旋轉(zhuǎn)物體的這種性質(zhì)正被現(xiàn)代技術(shù)廣泛地利用著。在現(xiàn)代輪船和飛機上裝置的各種回轉(zhuǎn)儀，象羅盤、穩(wěn)定器等，都是根據(jù)陀螺原理造成的。旋轉(zhuǎn)的作用保證了炮彈和槍彈飛行的穩(wěn)定性，也可以用來保證人造衛(wèi)星、宇宙火箭等在真空中運動的穩(wěn)定性。陀螺似乎只是一種簡單的玩具，誰知它竟有這么多的用途！

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