《趣味物理学续篇》第三章圆周运动 3.1陀螺旋转的时候为什么不会

第三章圆周运动 3.1陀螺旋转的时候为什么不会倒？

　　在小时候曾经玩过陀螺的成千上万个人里面，恐伯没有多少人能够正确地回答这个问题，为什么一个直立着转甚至歪斜着转的陀螺会出乎意料地不倒呢？是什么力量把它维持在这种好象很不稳定的状态呢？难道它能不受重力的作用吗？

　　原来，这里有一种极有趣的力的相互作用。陀螺的原理不很简单，这里不打算深入研究。这里只谈一谈旋转着的陀螺所以能够不倒的基本原因。

　　一个照着箭头所指的方向旋转着的陀螺。请注意它边上写着A字的那一部分，和在它对面写着B字的那一部分。A的部分在离开你，而B的部分在向着你转过来。现在再看，当你把陀螺的轴向你自己这一面侧倒的时候，这两部分会起什么样的运动。你这样推它，就是使A的部分的运动向上斜，B的部分的运动向下斜；使这两部分都得到一种跟自己本来的运动成直角的推动。可是，陀螺在很快旋转的时候，它的圆周速度非常大，而你推它的时候所给它的那个速度却很小。一个小速度和一个大速度结合而成的速度，自然跟圆周的大速度相差不大。所以陀螺的运动几乎没有改变。陀螺好象抵抗着一切想把它推倒的力量。陀螺越重和转得越快，就越能顽强地抵抗推倒它的力量。这就是陀螺能够不倒的原因。

　　这个解释，在本质上同惯性定律有直接关系。陀螺上的每一个点，都在一个跟旋转轴垂直的平面里沿着一个圆周转。按照惯性定律，每一个点随时都竭力想使自己沿着圆周的一条切线离开圆周。可是所有的切线都同圆周本身在同一个平面上。，每一个点在运动的时候，都竭力想使自己始终留在跟旋转轴垂直的那个平面上。由此可见，在陀螺上所有跟旋转轴垂直的那些平面，也竭力在维持自己在空间的位置。这就是说，跟所有这些平面垂直的那旋转轴本身，也竭力在维持自己的方向。

　　我们不准备研究陀螺在外力作用下所发生的一切运动。这需要做很多解释，未免会枯燥无味。我只想解释一下，一切旋转物体所以能够使它们的旋转轴的方向保持不变，原因在哪里。

　　旋转物体的这种性质正被现代技术广泛地利用着。在现代轮船和飞机上装置的各种回转仪，象罗盘、稳定器等，都是根据陀螺原理造成的。旋转的作用保证了炮弹和枪弹飞行的稳定性，也可以用来保证人造卫星、宇宙火箭等在真空中运动的稳定性。陀螺似乎只是一种简单的玩具，谁知它竟有这么多的用途！