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陀螺玩具的原理

陀螺是汉族民间最早的娱乐工具,也作陀罗,闽南语称作"干乐",北方叫做"冰尜"或"打老牛"。 形状上半部分为圆形,下方尖锐。从前多用木头制成,现代多为塑料或铁制。玩时可用绳子缠绕,用力抽绳,使直立旋转。或利用发条的弹力旋转。传统古陀螺大致是木或铁制的倒圆锥形,玩法是用鞭子劈。现代已有各式各样的材质(例如:钢铁,塑料等)与形状(例如:坨坨型)出现。当然,还有一些"手捻陀螺"十分普及。陀螺,是青少年们十分熟悉的玩具。风靡全世界。中国是陀螺的老家。从中国山西夏县新石器时代的遗址中,就发掘了石制的陀螺。可见,陀螺在我国最少有四、五千年的历史。
原理
陀螺在旋转的时候,不但围绕本身的轴线转动,而且还围绕一个垂直轴作锥形运动。也就是说,陀螺一面围绕本身的轴线作"自转",一面围绕垂直轴作"进动"。也即陀螺并非垂直立于地面之上,而是对地面法线有一定的偏离,向地面有一些倾斜。所以重力对陀螺的力矩不为零,而陀螺的进动角动量可以平衡重力矩的作用,所以陀螺在旋转时不会倒向地面。陀螺围绕自身轴线作"自转"的快慢,决定着陀螺摆动角的大小。转得越慢,摆动角越大,稳定性越差;转得越快,摆动角越小,因而稳定性也就越好。而且陀螺的外形也对陀螺的进动有影响。 这和人们骑自行车的道理差不多,其中不同的是,一个是作直线运动,一个是作圆锥形的曲线运动

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