陀螺的奧秘

方子炎南京市東山小學(xué)五（6）班

陀螺的奧秘

方子炎
南京市東山小學(xué)五（6）班

有一天，我無(wú)意中發(fā)現(xiàn)，樓下的小朋友們正在玩“颶風(fēng)戰(zhàn)魂”陀螺。只見(jiàn)他們拉動(dòng)發(fā)射器，陀螺便轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。

可是，陀螺為什么不會(huì)倒呢？

于是，我來(lái)到大街上觀察。發(fā)現(xiàn)有很多叔叔阿姨騎著自行車(chē)去上班。自行車(chē)方便快捷還環(huán)保，更重要的是能鍛煉身體，所以很受人們歡迎。

現(xiàn)在自行車(chē)已經(jīng)成為人們主要的代步工具之一了。對(duì)了，自行車(chē)怎么也像陀螺一樣，不會(huì)倒呢？

回到家，我做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：拿起一枚硬幣，怎么也無(wú)法使它站起來(lái)。而把它向前一推，它就像輪子一樣往前不斷的跑，不會(huì)倒了。這不正是陀螺、自行車(chē)在運(yùn)轉(zhuǎn)中不會(huì)倒的原因嗎？某物在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，會(huì)產(chǎn)生一種穩(wěn)定性，自然就不會(huì)到了。反之，如果讓它站在那里不動(dòng)，那必然就會(huì)倒了。我從網(wǎng)絡(luò)和書(shū)本上了解到陀螺的這種特性叫做定軸性。

陀螺在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果作用在它上面的外力的力矩為零，由角動(dòng)量定理可知，這時(shí)陀螺對(duì)于支點(diǎn)的角動(dòng)量守恒，在運(yùn)動(dòng)中角動(dòng)量的方向始終保持不變。陀螺上的每一個(gè)點(diǎn)都在一個(gè)跟旋轉(zhuǎn)軸垂直的平面里沿著一個(gè)圓周轉(zhuǎn)動(dòng)。按照慣性定律，每一個(gè)點(diǎn)隨時(shí)都極力想使自己沿著圓周的一條切線離開(kāi)圓周，可是所有的切線都與圓周本身在同一個(gè)平面內(nèi)。

因此，每一個(gè)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，都極力使自己始終停留在跟旋轉(zhuǎn)軸垂直的那個(gè)平面上。角動(dòng)量守恒在生活中是隨處可見(jiàn)的。花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員把手收攏或者抱胸，她身體的一部分到轉(zhuǎn)軸的距離變小，自轉(zhuǎn)角速度變大，運(yùn)動(dòng)員就飛速旋轉(zhuǎn)起來(lái)了。

陀螺在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為會(huì)保持平衡可以類比衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)，衛(wèi)星與地球有吸引力，為何衛(wèi)星不掉到地球上哪？是因?yàn)樾l(wèi)星有足夠快的速度，吸引力都用在改變速度的方向上了。這里陀螺也是一樣，假定陀螺開(kāi)始豎直，一旦陀螺要倒，肯定會(huì)受一個(gè)水平方向的拉力，但這個(gè)拉力并沒(méi)有拉倒陀螺，因?yàn)橥勇萦兴俣?，它用在改變陀螺速度方向上了?/p>

陀螺在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生向心力，由摩擦力提供。陀螺在旋轉(zhuǎn)的時(shí)候，不但圍繞本身的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，而且還圍繞一個(gè)垂直軸作錐形運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)，陀螺一面圍繞本身的軸線作“自轉(zhuǎn)”，一面圍繞垂直軸作“公轉(zhuǎn)”。陀螺圍繞自身軸線作“自轉(zhuǎn)”運(yùn)動(dòng)速度的快慢，決定著陀螺擺動(dòng)角的大小。轉(zhuǎn)得越慢，擺動(dòng)角越大，穩(wěn)定性越差；轉(zhuǎn)得越快，擺動(dòng)角越小，因而穩(wěn)定性也就越好。

這和人們騎自行車(chē)的道理差不多。其中不同的是，一個(gè)是作直線運(yùn)動(dòng)，一個(gè)是作圓錐形的曲線運(yùn)動(dòng)。

陀螺高速自轉(zhuǎn)時(shí)，在重力的作用下，不沿力的方向翻倒，而繞道支點(diǎn)的垂直軸作圓錐運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象，就是陀螺原理。

為了證明一下，我來(lái)到老門(mén)東買(mǎi)了一個(gè)木陀螺回家研究。可是不管我怎么用鞭子抽它，卻怎么也不能使它轉(zhuǎn)起來(lái)。這是怎么回事呢？原來(lái)這個(gè)陀螺的陀尖磨得不夠整齊，坑坑洼洼的，所以才轉(zhuǎn)不起來(lái)。

但老門(mén)東的木陀螺的陀尖都是坑坑洼洼的，這可怎么辦？要是有一臺(tái)木工車(chē)床和一段木頭就可以自己制作一個(gè)木陀螺了。誒？我們學(xué)校創(chuàng)客空間不是有好幾臺(tái)微型車(chē)床和許多粗粗細(xì)細(xì)的木頭嗎？我可以去那里車(chē)陀螺??！

我抽了一點(diǎn)時(shí)間來(lái)到學(xué)校創(chuàng)客空間，將陀螺車(chē)好后，拿出一張自帶的砂紙仔細(xì)得將陀尖磨圓。

這下子它可以輕松地轉(zhuǎn)起來(lái)了，等它快停下的時(shí)候，我揚(yáng)起鞭子，“狠狠”地抽了一下，陀螺又轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)了！哈哈，真好玩！

科學(xué)在生活中無(wú)處不在，讓我們用一雙善于發(fā)現(xiàn)的明亮眼睛，去發(fā)現(xiàn)生活中的處處科學(xué)，處處學(xué)問(wèn)吧！