图7.5是一个按照着箭头所指的方向旋转着的陀螺。我们注意看它边上写着A的那一部分和在它对面写着B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,当你把陀螺的轴向自己这一侧倒的时候,这两部分会做什么样的运动?你这样推它,就会使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方向成直角的推动。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。陀螺好像抵抗着一切想把它推倒的力量,同时陀螺越重、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。
图7.5 为什么陀螺不会倒
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,都在一个与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。因此,每一个点在运动的时候,都竭力想使自己始终留在与旋转轴垂直的那个平面上。由此可见,陀螺上所有与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,与所有这些平面垂直的旋转轴本身,也竭力在维持自己的方向(图7.6)。
图7.6 把旋转中的陀螺抛向空中,它还能使自己保持轴原来的方向
旋转物体的这种性质被现代技术广泛地利用。在现代轮船和飞机上装置的各种回转仪,像罗盘、稳定器等,都是根据陀螺原理制造的。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。陀螺虽然只是一种简单的玩具,谁知它的原理竟有这么多的用途!
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