转而不倒

转而不倒

方正三中 郑晓东

　　把一块硬纸板剪成圆形，在圆心中插进一根火柴棒，这就成了一个小陀螺。捻转这个陀螺，它转起来以后就以一根火柴棍的尖足立着，转而不倒。要是陀螺不转，放在桌子上，它连半秒钟也立不住。

　　陀螺的实验告诉我们，高速旋转的东西有一个特性，就是它能保持转轴的方向不变，陀螺的这个倔脾气就叫陀螺的稳定性。陀螺转起来以后总是保持着转轴向上，虽然它脚下很尖却也不倒。

　　空竹转起来以后，它的转轴的方向是水平的，同样有这个倔脾气。抖空竹的人，让空竹高速转起来抛上天，虽然空竹是一头沉的，它还会平着落下。要是空竹不转，平着向上一抛，它就会翻滚着，最后沉的那头先落地。

　　陀螺的倔脾气是转动惯性的一种表现。

　　自行车骑起来为什么不倒，也和陀螺的道理一样，因为它的轮子一转，就象两个陀螺，能保持原来的转轴方向，不使车子歪倒。轮子转得越快，稳定性就越好，车就越不易倒。轮子转慢了，稳定性就差些。

　　用钻头在木头上钻孔、钻头旋转起来就有保持它的转轴方向的能力，容易钻进木头里去。同样的道理，拧进去的木螺钉和陀螺一样有股定轴的脾气，转动着向里钻，那钉子就不容易弯。不转的钉子没有这种本事，就容易被砸弯。

　　早期枪炮的枪筒或炮筒里都是光溜溜的，子弹打出去会东倒西歪，碰上气流还要翻跟头，打不中目标。后来，人们从陀螺身上得到了启发，在枪筒和炮筒里刻上一道道螺旋形小槽，子弹沿着这一圈圈螺旋线射出以后，就会象陀螺似地打起转来，保持着转轴的方向，不再东倒西歪，因而总是对准目标。子弹击中目标以后，由于惯性，它仍然会旋转，象钻头那样钻进目标，大大提高了命中率和杀伤力。

　　陀螺还可以为我们当向导。1852年，法国物理学家福科在实验室里造出了最早的陀螺仪，到了1908年，德国的一家公司终于造出了第一个航海用的陀螺罗经。

　　陀螺仪主要由高速转动的陀螺和灵活的万向支架组成。陀螺用摩擦力很小的轴承支承在内环上，内环又用轴承支在外环上，外环再通过轴承支在基座上，因此万向支架向哪个方向都能转动。所以不管基座随着飞机或舰船怎样变动。陀螺总不会受到影响，高速旋转的陀螺轴总是稳定地指着一个固定的方向。驾驶员通过陀螺仪这个向导就能知道航行情况了，这就是陀螺导航，也叫惯性导航。如果在导弹、人造卫星、宇宙飞船里安上陀螺仪，让它带动自动控制系统，就能实现自动导航。

　　人造地球卫星上装有各种仪器，它能观察气象、转播电视、搜集地面和太空情况……还能用无线电波把搜集到的情报随时向地面报告。这样，就要求卫星上天以后不能东倒西歪，任意翻滚，必须让它保持一定的姿态。比如，天线就应当总是对准地球。怎样让它的姿态稳定呢?人们利用陀螺定向旋转的特性，使人造卫星绕着规定的轴自转起来，让它自身成为一个“陀螺”——转轴总是指着规定的方向，这就保持了一定的姿态。但是，天线跟着转就不能对准地球了，怎么办，就让天线和必要的部分沿着同一轴反方向旋转，于是，天线就总是对准地球了。这就是人造地球卫星的双旋稳定技术。