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转起来更稳
日期: 2000年12月21日 00:00       来源:科技部
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     摩托车基本上是由两个旋转的物体构成的—前轮和后轮,它们总是极力保持转轴的方向,甚至只有一个轮子时也一样。即使没有骑手,摩托车也能按直线行驶。在一个转凳上,我们的魔术师将向你演示,要改变一个旋转物体本来的转轴方向是多么困难。当魔术师用力去推那个转轮时,来自旋转体的惯性反作用力使魔术师也转起来了。

自转物体是一个值得重视的力量。一个陀螺玩具拥有同样的稳定性,它将保持转轴的方向。用链子做一个实验,我们看看旋转物体会怎样。当转速足够高时,链子被抛出,并在障碍物上方平稳地滚动。这个回转陀螺仪同样力图保持轴线的方向。如果转轴在水平方向,那么它就保持这个姿态。要是有外部的干扰,回转仪就会摇摆或是抖动。它绕着支撑底座移动,这是由于地球引力的影响。

回转罗盘就利用了回转陀螺仪的这个性质,它有一个取向任意的转动轴,一个马达使它转动。一旦自转轴确定,无论它的支撑架怎样移动,它都会保持稳定。这种回转仪在南北极特别有用,因为普通的磁性指南针在极地将失去准确性。飞机也用这样的回转罗盘来导航。

物体自转的稳定性还在射击中起着重要的作用。因为枪管内部刻有螺线,子弹射出去时是高速旋转着的,这就使弹道更加精确。

我们的地球绕着自己的轴旋转,这使它能在太空中保持稳定,也是产生四季的原因。因为在一段时间内,太阳强烈地照耀北半球,而当地球转到太阳另一侧时,地球保持自转轴的方向不变,南半球得到的阳光又多了。在太空中,地球就是一个自转体。

还有一个与旋转有关的有趣效应。如果魔术师向他的身体、也就是他的旋转轴拉近哑铃,他就会转得更快。当他伸开双臂时,旋转就慢下来了。杂技演员翻筋斗就利用了这个原理。

我们的太阳系大致也这样运动。开始是一团由粒子和气体组成的缓慢旋转的星云,随着气体逐渐集中,各个螺旋云系就自转得越来越快,直到它们变成自转的行星。地球就是这样旋转起来的,而且,还会一直这样稳定地旋转下去。

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