旋轉的“西瓜”陀螺

2013年6月，航天員王亞平通過太空實驗向我們展示了轉動陀螺的特性。在太空中，由于陀螺不受重力的影響，可以懸浮在空中，我們可以清楚地觀測到陀螺高速旋轉時會保持一定的姿態。在地球上旋轉的陀螺是否也有類似的特點呢？今天，我們就一起動手做個實驗。

概念一點通

定軸性

當陀螺快速旋轉起來之后，如果我們只是輕觸而不去刻意破壞它的旋轉方式，它不會改變自轉軸的方向。我們對陀螺做一個受力分析：一個不旋轉的陀螺，假設我們在左側輕輕向下推它，正常情況下，它肯定會朝這個方向翻轉；但當陀螺高速旋轉的時候，我們再在相同的位置推它，情況就不同了——推動的瞬間，左側受到向下的推力，陀螺的這部分會向下轉動，同時右側會向上運動。然而別忘了，陀螺還在高速旋轉呢，陀螺左側的位置會快速地跑到右側，而右側向上運動的慣性還在，向上和向下的力相互抵消，整個陀螺翻轉的動作就停止了。看上去的結果就是旋轉的陀螺被推動時，其自轉軸可以永遠保持同一個方向而不會發生翻轉，這就是轉動陀螺的定軸性。

原理揭秘

手機是如何測步數的呢？手機里有一個叫陀螺儀的裝置。陀螺儀也叫角速度傳感器，它可測量物體偏轉、傾斜時的轉動角速度，也就是說它能夠檢測手機角度的動態變化。當我們在走路的時候，手中或者口袋中的手機會隨著運動出現角度的偏移，當陀螺儀檢測到持續而且有規律的角度偏移時，它就會自動開始判斷我們正在走路，然后進行計數。而手機中的加速度傳感器同時可以檢測到持續而有規律的加速度變化，并自動開始判斷我們正在走路然后進行計數。所以手機是如何知道我們走了多少步的呢？就是通過陀螺儀結合加速度傳感器計算出來的。