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玩具陀螺為什么可以旋轉(zhuǎn)不倒 陀螺玩具的原理是什么

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摘要:陀螺玩具能在地上旋轉(zhuǎn)不倒,用鞭繩抽后能旋轉(zhuǎn)更長時間,它之所以能這樣,是因為陀螺在旋轉(zhuǎn)時會進行繞中軸的自轉(zhuǎn)和中軸繞垂線的反向圓錐運動兩種運動,陀螺的進動角動量可以平衡重力矩的作用,所以旋轉(zhuǎn)時不會倒向地面。一般普通陀螺一次性能旋轉(zhuǎn)幾分鐘左右,不斷抽打的話能旋轉(zhuǎn)更長時間,還有一些內(nèi)置電機的機械陀螺,能旋轉(zhuǎn)更長時間。下面一起來了解一下陀螺的原理吧。

一、玩具陀螺為什么可以旋轉(zhuǎn)不倒

陀螺玩具很多人都玩過,放在地上抽打能旋轉(zhuǎn)很長時間而不倒下,很有意思,不過大家對于陀螺為什么不倒可能不太了解,那么陀螺玩具的原理是什么呢?

旋轉(zhuǎn)的陀螺不倒是離心力抗衡重力矩運動,不論陀螺是左旋還是右旋,只要進動與自轉(zhuǎn)的角速度差的平方,大于陀螺的重力就能維持力平衡運動不倒。

陀螺在旋轉(zhuǎn)時,由兩個運動合成:繞中軸的自轉(zhuǎn)和中軸繞垂線的反向圓錐運動,即既會圍繞本身的軸線轉(zhuǎn)動,同時還圍繞一個垂直軸作錐形運動,因此陀螺旋轉(zhuǎn)時并不是像看起來一樣垂直立于地面上的,而是對地面法線有一定的偏離,向地面有一些傾斜,重力對陀螺的力矩不為零,而陀螺的進動角動量可以平衡重力矩的作用,所以陀螺在旋轉(zhuǎn)時不會倒向地面。

二、陀螺玩具能轉(zhuǎn)多久

在玩玩具陀螺的時候,施力后陀螺會在地面上不停旋轉(zhuǎn),通過抽打還能讓它旋轉(zhuǎn)的時間更長,那么陀螺能轉(zhuǎn)多久呢?

陀螺玩具要持續(xù)轉(zhuǎn)動,對它的自平衡能力要求是很高的,在沒有外力作用的情況下,需要陀螺自行抵消各種摩擦、角度、速度不當?shù)葐栴},一點點不到位都會使陀螺迅速失去平衡結(jié)束旋轉(zhuǎn)。

因此,一般來說,普通的陀螺一次性旋轉(zhuǎn)5分鐘左右就比較牛了,抽打施加外力的話,能旋轉(zhuǎn)的時間更長;不過也有部分陀螺能一次性旋轉(zhuǎn)更長時間,一款內(nèi)置有電機推動的機械陀螺能持續(xù)旋轉(zhuǎn)27 小時,可以說是非常能轉(zhuǎn)了。

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