陀螺的奧秘

方子炎南京市東山小學五（6）班

陀螺的奧秘

方子炎
南京市東山小學五（6）班

有一天，我無意中發現，樓下的小朋友們正在玩“颶風戰魂”陀螺。只見他們拉動發射器，陀螺便轉動起來。

可是，陀螺為什么不會倒呢？

于是，我來到大街上觀察。發現有很多叔叔阿姨騎著自行車去上班。自行車方便快捷還環保，更重要的是能鍛煉身體，所以很受人們歡迎。

現在自行車已經成為人們主要的代步工具之一了。對了，自行車怎么也像陀螺一樣，不會倒呢？

回到家，我做了一個實驗：拿起一枚硬幣，怎么也無法使它站起來。而把它向前一推，它就像輪子一樣往前不斷的跑，不會倒了。這不正是陀螺、自行車在運轉中不會倒的原因嗎？某物在高速運轉的情況下，會產生一種穩定性，自然就不會到了。反之，如果讓它站在那里不動，那必然就會倒了。我從網絡和書本上了解到陀螺的這種特性叫做定軸性。

陀螺在轉動時，如果作用在它上面的外力的力矩為零，由角動量定理可知，這時陀螺對于支點的角動量守恒，在運動中角動量的方向始終保持不變。陀螺上的每一個點都在一個跟旋轉軸垂直的平面里沿著一個圓周轉動。按照慣性定律，每一個點隨時都極力想使自己沿著圓周的一條切線離開圓周，可是所有的切線都與圓周本身在同一個平面內。

因此，每一個點在運動的時候，都極力使自己始終停留在跟旋轉軸垂直的那個平面上。角動量守恒在生活中是隨處可見的。花樣滑冰運動員把手收攏或者抱胸，她身體的一部分到轉軸的距離變小，自轉角速度變大，運動員就飛速旋轉起來了。

陀螺在轉動時為會保持平衡可以類比衛星繞地球轉，衛星與地球有吸引力，為何衛星不掉到地球上哪？是因為衛星有足夠快的速度，吸引力都用在改變速度的方向上了。這里陀螺也是一樣，假定陀螺開始豎直，一旦陀螺要倒，肯定會受一個水平方向的拉力，但這個拉力并沒有拉倒陀螺，因為陀螺有速度，它用在改變陀螺速度方向上了。

陀螺在轉動時產生向心力，由摩擦力提供。陀螺在旋轉的時候，不但圍繞本身的軸線轉動，而且還圍繞一個垂直軸作錐形運動。也就是說，陀螺一面圍繞本身的軸線作“自轉”，一面圍繞垂直軸作“公轉”。陀螺圍繞自身軸線作“自轉”運動速度的快慢，決定著陀螺擺動角的大小。轉得越慢，擺動角越大，穩定性越差；轉得越快，擺動角越小，因而穩定性也就越好。

這和人們騎自行車的道理差不多。其中不同的是，一個是作直線運動，一個是作圓錐形的曲線運動。

陀螺高速自轉時，在重力的作用下，不沿力的方向翻倒，而繞道支點的垂直軸作圓錐運動的現象，就是陀螺原理。

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

但老門東的木陀螺的陀尖都是坑坑洼洼的，這可怎么辦？要是有一臺木工車床和一段木頭就可以自己制作一個木陀螺了。誒？我們學校創客空間不是有好幾臺微型車床和許多粗粗細細的木頭嗎？我可以去那里車陀螺啊！

我抽了一點時間來到學校創客空間，將陀螺車好后，拿出一張自帶的砂紙仔細得將陀尖磨圓。

這下子它可以輕松地轉起來了，等它快停下的時候，我揚起鞭子，“狠狠”地抽了一下，陀螺又轉動起來了！哈哈，真好玩！

科學在生活中無處不在，讓我們用一雙善于發現的明亮眼睛，去發現生活中的處處科學，處處學問吧！