旋转的陀螺何以能定向

人们在儿童时期大概都喜爱玩陀螺，它在旋转时能神奇地保持着一定的不倒姿态。这是什么道理呢？

图示2-1是一只旋转的陀螺，为解释方便起见，在其两侧分别标上“A”和“B”的字样。当你把陀螺的轴，推向B侧时，就会使A侧的运动向上斜，B侧的运动向下斜，使这两部分都得到跟本身原来的运动成直角的策动，因而在策动方向引起两个分速度。但是这两个分速度和陀螺的旋转速度比较起来都很小，一个小速度和一个大速度所合成的速度和圆周运动的大速度相差不大，因此陀螺的运动几乎没有什么变化，这就是说，旋转的陀螺好象有一种抵抗把它推倒的力量。陀螺越重并且旋转得越快，这种抵抗作用就越强。从本质上来看，这种抵抗作用和惯性有直接关系。陀螺上的每一个点，都在跟轴相垂直的平面里做圆周运动。由于惯性，每一个点都力图使自己沿圆周的一条切线方向脱离圆周轨道。然而所有的切线和圆周轨道都处在同一个平面里，所以圆周上的每一个点在旋转时，都竭力使自己始终保留在和轴垂直的平面上。由此观之，在旋转的陀螺上，所有跟轴垂直的那些平面，或者跟所有这些平面垂直的轴，都极力维持自己在空间中的方位，这就是旋转的陀螺不倒的原因。

（一）陀螺在现代科学技术中的应用

一切旋转的物体都具有这种性质，现代科学技术正广泛。地利用着这种性质为人类服务。比如在飞机和轮船上装置的各种回转仪，象罗盘、稳定器等，其原理都在于此。另外，枪膛和炮膛里的来复线，使出膛的子弹和炮弹始终旋转着前进，由于稳定作用能确保击中预定的目标。人造卫星，宇宙火箭和宇宙飞船等在飞行中也充分地利用这种稳定性。看来陀螺的应用已经远远超出玩具的价值了。

（二）陀螺在魔术表演中的应用

再来看魔术师在做抛掷刀子、盘子、手帕、伞、帽子、空竹（扯铃）等精采的表演时，之所以能反复热练地接住和抛出，是由于这些物体飞速旋转的缘故。这和陀螺的定向作用相仿。

（三）能自动翻身的陀螺

还有一种陀螺能自动翻身，开始它的球面在地上旋转，它会很快地翻过来，然后立在柄上旋转，较重的粗头能克服重力升高，而且转动得很稳定。这是由于陀螺在粗糙的表面上旋转时，会受到摩擦力的阻碍作用，接触点处的摩擦力矩，使陀螺进动到能翻过身来的缘故。

（四）怎样鉴别生蛋和熟蛋

在生活里鉴别生蛋和热蛋也是利用旋转的办法，熟蛋在旋转时能立起来，而生蛋却不能。因为熟蛋内的蛋黄和蛋清已凝固，质量的分布是对称的。然而生蛋的蛋黄和蛋清是液体，因为各部分的密度不同，故旋转时的角动量亦不相同并且阻碍着鸡蛋的旋转，因此生蛋很快便倒下来。

另一种鉴别方法是将蛋平放，使其旋转后用手指按住蛋再立即松手，熟蛋不再旋转，而生蛋由于里面的液体仍继续转动，待松开手后，生蛋又重新转动起来。