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人竟然能借助陀螺轉身?

2024-12-31 00:00:00田靖越邵明輝
百科探秘·航空航天 2024年8期
關鍵詞:方向系統

在天宮課堂第四課上,航天員桂海潮向我們展示了又見陀螺實驗。開始,陀螺在豎直平面內旋轉,桂海潮握住陀螺雙柄,當陀螺的旋轉方向發生變化時,他也實現了在太空中的轉身。桂海潮究竟是如何借助陀螺來實現轉身的呢?我們一起來還原一下這一過程吧!

陀螺旋轉時,具有角動量。在物理學中,可以用右手來判斷角動量的方向:右手四指彎曲的方向為陀螺旋轉的方向,大拇指的指向為角動量的方向。在這個實驗里,角動量的方向就是陀螺中軸的方向。

原理揭秘

在陀螺靜止懸掛在空中時,由于重力的作用,它會自然垂落下來。但是當陀螺旋轉起來時,陀螺具有角動量,所以我們能看到陀螺在水平面內沿右手大拇指所指向的一側旋轉。在太空中,陀螺的自轉也會產生角動量。在空間站里,將陀螺與航天員看作一個系統,由于沒有外力的作用,整個系統的角動量守恒。航天員向一側改變陀螺的方向時,陀螺的角動量會產生變化,由于系統角動量守恒,必然會產生一個反向的角動量變化。于是出現了陀螺往左偏移、人就轉向了右側的情況,由此實現了航天員在太空中的轉身動作。

小明正坐在轉椅上,雙腳離地,右手端著一個裝滿水的水杯。如果小明向正前方伸直右臂,以自我為中心向右側快速轉動,那么由于角動量守恒,人的身體會向哪個方向轉動呢? ()

A. 向人的左側轉動。

B. 向人的右側轉動。

C. 不會轉動。

D. 無法確定。

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