徐杰
陀螺是小朋友們十分熟悉的玩具,風靡全世界。陀螺里有著大學問:由它衍生出的陀螺儀最早用于航海導航;隨著科學技術的發(fā)展,陀螺儀在航空和航天領域中也得到廣泛應用。
有一種“倒立陀螺”小玩具,將陀螺旋轉(zhuǎn)之后,沒多久,就會倒立過來旋轉(zhuǎn)。這又是為什么呢?讓我們來做個小實驗吧。
實驗材料
乒乓球、竹筷、熱熔膠、熟鴨(雞)蛋。
實驗步驟
1.將乒乓球上半部約四分之一裁剪掉。
2.用熱熔膠把一小段竹筷黏在乒乓球底部中央。
3.在乒乓球底部繪上喜歡的圖案,倒立旋轉(zhuǎn)時就可以看到旋轉(zhuǎn)的圖案了。
科學原理
倒立陀螺的球體由于缺了一部分(上半部),因此重心比球心略低一些。轉(zhuǎn)動時,由于球面與地面的接觸點不是轉(zhuǎn)動軸,這就會使接觸點產(chǎn)生滑動。由于接觸點進行滑動而產(chǎn)生了摩擦力,此摩擦力便成了使陀螺倒立所需的力矩。
當我們將熟鴨(雞)蛋平放后快速旋轉(zhuǎn)時,就會發(fā)現(xiàn):熟鴨(雞)蛋不會保持平躺,而是豎立起來旋轉(zhuǎn)!讓熟鴨(雞)蛋豎立旋轉(zhuǎn)之后,抓住熟鴨(雞)蛋直接將接觸桌面旋轉(zhuǎn)的那一端蛋殼敲破,會發(fā)現(xiàn)這就是有氣室的一端。其原因就和倒立陀螺的原理一樣。熟鴨(雞)蛋的氣室如同圖中倒立陀螺的上半部,使得重心較為遠離旋轉(zhuǎn)中心,因而會造成同樣效果的旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。