在城市的公园空地,你能看到很多人在抽着有着漂亮炫彩灯 光的陀螺,可是你可曾想过,为什么这些转得飞快的陀螺能保持不倒呢?这究竟是什么力的作用结果,重力在其间起了作用吗?我想大家肯定都猜到了,这里存在一对作用力和反作用力,而且它们之间的作用关系非常有意思。现在我们就来具体分析一下究竟是什么力使得陀螺不倒。

为什么陀螺会在地上旋转(旋转的陀螺为什么不会倒)(1)

一起来看图。图中有箭头 A 和箭头 B , A 指示的是陀螺转离你的方向, B 指示的是陀螺转向你的方向。当陀螺的中心轴向我们倾斜时, A 侧会指向上面,而 B 侧将指向下面,这时它们将得到一个与原来运动方向成直角的推动力。同时,由于陀螺旋转的速度很快,形成的圆周速度也就会很大,而我们外力施加给它的速度很小,这样两个速度一合成,就与圆周本来的高速几乎等同,陀螺也就会在这一对可相互抵消的力的作用下没有任何变化。而在玩者看来,陀螺就像在抵抗着给予它的推动力,而随着陀螺质量和速度的增大,这种抵抗就会越明显。

另外,惯性作用也是支持陀螺转动起来能够不倒的原因。如果把陀螺看成是无数点的合成,那么会看见这里面的每一个点,都在一个跟旋转轴垂直的平面上做圆周运动。惯性使得这些点想沿着与圆周的切线方向飞离圆周。但由于这些切线与圆周都属一个平面,因此毎个点的运动轨迹就都在与旋转轴垂直的一个平面上,而毎个平面都在竭力维持自己的位直,也就使得陀螺在转动过程中旋转轴不会发生变化。

为什么陀螺会在地上旋转(旋转的陀螺为什么不会倒)(2)

在一些交通工具里的罗盘、稳定仪上,同样有陀螺的这种旋转原理的运用,因此不可以小看任何一个小小的玩具,它很可能就是人们身边很多伟大设计的来源。

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