來源:百度文庫 2010-08-31 14:09:08
第三章圓周運動 3.1陀螺旋轉的時候為什么不會倒?
在小時候曾經玩過陀螺的成千上萬個人里面,恐伯沒有多少人能夠正確地回答這個問題,為什么一個直立著轉甚至歪斜著轉的陀螺會出乎意料地不倒呢?是什么力量把它維持在這種好象很不穩定的狀態呢?難道它能不受重力的作用嗎?
原來,這里有一種極有趣的力的相互作用。陀螺的原理不很簡單,這里不打算深入研究。這里只談一談旋轉著的陀螺所以能夠不倒的基本原因。
一個照著箭頭所指的方向旋轉著的陀螺。請注意它邊上寫著A字的那一部分,和在它對面寫著B字的那一部分。A的部分在離開你,而B的部分在向著你轉過來。現在再看,當你把陀螺的軸向你自己這一面側倒的時候,這兩部分會起什么樣的運動。你這樣推它,就是使A的部分的運動向上斜,B的部分的運動向下斜;使這兩部分都得到一種跟自己本來的運動成直角的推動。可是,陀螺在很快旋轉的時候,它的圓周速度非常大,而你推它的時候所給它的那個速度卻很小。一個小速度和一個大速度結合而成的速度,自然跟圓周的大速度相差不大。所以陀螺的運動幾乎沒有改變。陀螺好象抵抗著一切想把它推倒的力量。同時陀螺越重和轉得越快,就越能頑強地抵抗推倒它的力量。這就是陀螺能夠不倒的原因。
這個解釋,在本質上同慣性定律有直接關系。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。按照慣性定律,每一個點隨時都竭力想使自己沿著圓周的一條切線離開圓周。可是所有的切線都同圓周本身在同一個平面上。因此,每一個點在運動的時候,都竭力想使自己始終留在跟旋轉軸垂直的那個平面上。由此可見,在陀螺上所有跟旋轉軸垂直的那些平面,也竭力在維持自己在空間的位置。這就是說,跟所有這些平面垂直的那旋轉軸本身,也竭力在維持自己的方向。
我們不準備研究陀螺在外力作用下所發生的一切運動。這需要做很多解釋,未免會枯燥無味。我只想解釋一下,一切旋轉物體所以能夠使它們的旋轉軸的方向保持不變,原因在哪里。
旋轉物體的這種性質正被現代技術廣泛地利用著。在現代輪船和飛機上裝置的各種回轉儀,象羅盤、穩定器等,都是根據陀螺原理造成的。旋轉的作用保證了炮彈和槍彈飛行的穩定性,也可以用來保證人造衛星、宇宙火箭等在真空中運動的穩定性。陀螺似乎只是一種簡單的玩具,誰知它竟有這么多的用途!
歡迎使用手機、平板等移動設備訪問中考網,2023中考一路陪伴同行!>>點擊查看