陀螺的奥秘

方子炎南京市东山小学五（6）班

陀螺的奥秘

方子炎
南京市东山小学五（6）班

有一天，我无意中发现，楼下的小朋友们正在玩“飓风战魂”陀螺。只见他们拉动发射器，陀螺便转动起来。

可是，陀螺为什么不会倒呢？

于是，我来到大街上观察。发现有很多叔叔阿姨骑着自行车去上班。自行车方便快捷还环保，更重要的是能锻炼身体，所以很受人们欢迎。

现在自行车已经成为人们主要的代步工具之一了。对了，自行车怎么也像陀螺一样，不会倒呢？

回到家，我做了一个实验：拿起一枚硬币，怎么也无法使它站起来。而把它向前一推，它就像轮子一样往前不断的跑，不会倒了。这不正是陀螺、自行车在运转中不会倒的原因吗？某物在高速运转的情况下，会产生一种稳定性，自然就不会到了。反之，如果让它站在那里不动，那必然就会倒了。我从网络和书本上了解到陀螺的这种特性叫做定轴性。

陀螺在转动时，如果作用在它上面的外力的力矩为零，由角动量定理可知，这时陀螺对于支点的角动量守恒，在运动中角动量的方向始终保持不变。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动。按照惯性定律，每一个点随时都极力想使自己沿着圆周的一条切线离开圆周，可是所有的切线都与圆周本身在同一个平面内。

因此，每一个点在运动的时候，都极力使自己始终停留在跟旋转轴垂直的那个平面上。角动量守恒在生活中是随处可见的。花样滑冰运动员把手收拢或者抱胸，她身体的一部分到转轴的距离变小，自转角速度变大，运动员就飞速旋转起来了。

陀螺在转动时为会保持平衡可以类比卫星绕地球转，卫星与地球有吸引力，为何卫星不掉到地球上哪？是因为卫星有足够快的速度，吸引力都用在改变速度的方向上了。这里陀螺也是一样，假定陀螺开始竖直，一旦陀螺要倒，肯定会受一个水平方向的拉力，但这个拉力并没有拉倒陀螺，因为陀螺有速度，它用在改变陀螺速度方向上了。

陀螺在转动时产生向心力，由摩擦力提供。陀螺在旋转的时候，不但围绕本身的轴线转动，而且还围绕一个垂直轴作锥形运动。也就是说，陀螺一面围绕本身的轴线作“自转”，一面围绕垂直轴作“公转”。陀螺围绕自身轴线作“自转”运动速度的快慢，决定着陀螺摆动角的大小。转得越慢，摆动角越大，稳定性越差；转得越快，摆动角越小，因而稳定性也就越好。

这和人们骑自行车的道理差不多。其中不同的是，一个是作直线运动，一个是作圆锥形的曲线运动。

陀螺高速自转时，在重力的作用下，不沿力的方向翻倒，而绕道支点的垂直轴作圆锥运动的现象，就是陀螺原理。

为了证明一下，我来到老门东买了一个木陀螺回家研究。可是不管我怎么用鞭子抽它，却怎么也不能使它转起来。这是怎么回事呢？原来这个陀螺的陀尖磨得不够整齐，坑坑洼洼的，所以才转不起来。

但老门东的木陀螺的陀尖都是坑坑洼洼的，这可怎么办？要是有一台木工车床和一段木头就可以自己制作一个木陀螺了。诶？我们学校创客空间不是有好几台微型车床和许多粗粗细细的木头吗？我可以去那里车陀螺啊！

我抽了一点时间来到学校创客空间，将陀螺车好后，拿出一张自带的砂纸仔细得将陀尖磨圆。

这下子它可以轻松地转起来了，等它快停下的时候，我扬起鞭子，“狠狠”地抽了一下，陀螺又转动起来了！哈哈，真好玩！

科学在生活中无处不在，让我们用一双善于发现的明亮眼睛，去发现生活中的处处科学，处处学问吧！