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轉起來更穩
日期:2000年12月21日     

     摩托車基本上是由兩個旋轉的物體構成的—前輪和后輪,它們總是極力保持轉軸的方向,甚至只有一個輪子時也一樣。即使沒有騎手,摩托車也能按直線行駛。在一個轉凳上,我們的魔術師將向你演示,要改變一個旋轉物體本來的轉軸方向是多么困難。當魔術師用力去推那個轉輪時,來自旋轉體的慣性反作用力使魔術師也轉起來了。

自轉物體是一個值得重視的力量。一個陀螺玩具擁有同樣的穩定性,它將保持轉軸的方向。用鏈子做一個實驗,我們看看旋轉物體會怎樣。當轉速足夠高時,鏈子被拋出,并在障礙物上方平穩地滾動。這個回轉陀螺儀同樣力圖保持軸線的方向。如果轉軸在水平方向,那么它就保持這個姿態。要是有外部的干擾,回轉儀就會搖擺或是抖動。它繞著支撐底座移動,這是由于地球引力的影響。

回轉羅盤就利用了回轉陀螺儀的這個性質,它有一個取向任意的轉動軸,一個馬達使它轉動。一旦自轉軸確定,無論它的支撐架怎樣移動,它都會保持穩定。這種回轉儀在南北極特別有用,因為普通的磁性指南針在極地將失去準確性。飛機也用這樣的回轉羅盤來導航。

物體自轉的穩定性還在射擊中起著重要的作用。因為槍管內部刻有螺線,子彈射出去時是高速旋轉著的,這就使彈道更加精確。

我們的地球繞著自己的軸旋轉,這使它能在太空中保持穩定,也是產生四季的原因。因為在一段時間內,太陽強烈地照耀北半球,而當地球轉到太陽另一側時,地球保持自轉軸的方向不變,南半球得到的陽光又多了。在太空中,地球就是一個自轉體。

還有一個與旋轉有關的有趣效應。如果魔術師向他的身體、也就是他的旋轉軸拉近啞鈴,他就會轉得更快。當他伸開雙臂時,旋轉就慢下來了。雜技演員翻筋斗就利用了這個原理。

我們的太陽系大致也這樣運動。開始是一團由粒子和氣體組成的緩慢旋轉的星云,隨著氣體逐漸集中,各個螺旋云系就自轉得越來越快,直到它們變成自轉的行星。地球就是這樣旋轉起來的,而且,還會一直這樣穩定地旋轉下去。

      
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