1.旋轉的陀螺不會倒的原因是什么

各位讀者，你們小的時候肯定都對抽陀螺非常癡迷，但是我下面要提出的這個問題，卻很少有人能夠給出正確的答案：垂直甚至近乎傾斜的陀螺，不但能夠旋轉，而且還能保持平衡，這到底是為什么？促使它在這樣極不穩定的狀態下保持平衡的神秘力量是什么？重力對它產生的作用不會有效果嗎？

其實旋轉的陀螺上存在兩種力，但我們在這里暫且不解釋陀螺的理論，因為解釋它會非常困難，所以我們只解釋一下旋轉的陀螺能夠維持自身平衡的原因。

仔細觀察下圖25中的箭頭A和對面的箭頭B。A代表的是與你相反的旋轉方向，B代表的是面向你旋轉的方向。我們現在不妨將陀螺的軸面向我們，然后仔細觀察A、B兩側的運動情況。此時，我們會看到A側開始朝上方傾斜，而B恰好與它相反，朝下方傾斜，如此一來，同之前運動成直角的推動力會均勻地作用在A側和B側?？墒牵陲w速旋轉的情況下，陀螺的圓周速度會變得非?？?，而我們扳動它的速度與它的圓周速度相比，實在是微乎其微?？焖俸吐俸喜⒃谝黄鹋c飛速運轉的圓周運動的速度別無二致，因此，陀螺的運動并沒有發生本質的變化。此時，將陀螺扳倒的力受到了陀螺的強烈“抵抗”，陀螺能夠維持平衡就是因為這種“抵抗”在產生作用，順便說一句，陀螺旋轉的速度會隨著質量的增大而變快，速度越快，它對扳倒的力量的“抵抗”就越頑固。

圖25　陀螺不會倒是為什么

事實上，還有一個定律跟旋轉且不會倒的陀螺之間存在很重要的聯系。陀螺上的任何一點，都在垂直于旋轉軸的平面上做著一種運動——圓周運動。通過慣性定律我們得知，陀螺上的任何一點都在盡自己的最大努力沿著圓周的切線從圓周中分離出去。不過，圓周的切線無一例外全都處于圓周的同一平面上，所以，陀螺上的點在移動時，會盡可能地讓自己停留在垂直于旋轉軸的平面上。因此，同旋轉軸保持垂直的陀螺平面，也會盡可能地讓自己維持在空間的位置，換句話說就是，旋轉軸為了讓自己的方向保持不變，也會垂直于所有的陀螺平面。

因為篇幅有限，我就不在這里逐一解釋在外力作用下陀螺能夠進行的各種運動了。這里就是想讓大家明白，物體是如何在旋轉的同時，還能不改變旋轉軸的移動方向（圖26）。我們將物體旋轉的原理廣泛地運用到了實際的生活當中。根據陀螺的原理，我們在輪船和飛機上安裝了羅盤、穩定儀等種類多樣的回轉儀器。

圖26　旋轉的陀螺旋轉軸不變

你是不是覺得很驚訝？這么一個不起眼的玩具，作用還挺大。