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                            冰上芭蕾舞演員為什么轉(zhuǎn)得那么快
            
                        
            
                        【分類】物理
                        
            
                        
            
                        【答案】當(dāng)你看到優(yōu)秀的冰上運(yùn)動(dòng)員在表演高速旋轉(zhuǎn)的芭蕾舞動(dòng)作的時(shí)候，一定會(huì)問(wèn)：她們?cè)趺椿媚敲摧p，轉(zhuǎn)得那么快呢？
            難道是因?yàn)楸婀饣瑔幔?br>玻璃表面比冰還要光滑，為什么冰刀在玻璃上就不能那樣滑行呢？
            有位科學(xué)家曾經(jīng)做過(guò)一次這樣的試驗(yàn)：一個(gè)體重50公斤重的人穿上冰鞋在冰面上滑動(dòng)，開(kāi)始時(shí)需要有15公斤的力量才能滑動(dòng)起來(lái)
            但是滑行起來(lái)以后，冰面對(duì)冰刀的阻力就越來(lái)越小，所需要的力量也越來(lái)越少了，從15公斤一直可以減少到2.5公斤、1.5公斤……于是人不必費(fèi)多大力氣就可以在冰上迅速地滑行了
            冰面對(duì)冰刀的阻力為什么會(huì)變小呢？
            經(jīng)過(guò)研究，原來(lái)是這么一回事：冰面，用肉眼看來(lái)似乎很光滑
            如果放在顯微鏡下去看，孰會(huì)發(fā)現(xiàn)它也是凸凹不平的
            因此，冰刀在冰上滑行的時(shí)刻，必然產(chǎn)生摩擦
            由于這摩擦而產(chǎn)生了熱量
            雖然熱量是很微弱的，但是也使得刀刃所接觸的冰的表面融化，而形成了一層極薄的水膜
            由于這層水膜的作用，就減少了冰刀和冰面間的摩擦力，因此冰刀就能夠輕快地滑進(jìn)了
            在玻璃的表面上就不會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象，因?yàn)椴ＡУ娜埸c(diǎn)比冰高幾百倍，微量的熱不能使玻璃熔化，自然冰刀也就不會(huì)在玻璃上那樣輕快地滑行了
            冰上芭蕾舞演員不但滑得快，旋轉(zhuǎn)得也快
            讓我們看看運(yùn)動(dòng)員的表演動(dòng)作吧：開(kāi)始時(shí)，運(yùn)動(dòng)員張開(kāi)兩臂像銀燕似地在冰上滑行，并由平滑變?yōu)檗D(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度是比較慢的
            接著，她收攏兩臂，緊緊地貼在胸前，同時(shí)伸直身子，并攏雙足，于是她就迅速旋轉(zhuǎn)起來(lái)
            最后，運(yùn)動(dòng)員又重新張開(kāi)雙臂，轉(zhuǎn)動(dòng)速度也就隨著慢下來(lái)
            這是什么道理呢？
            原來(lái)，這個(gè)冰上芭蕾動(dòng)作的全過(guò)程遵循著這樣一條自然規(guī)律：在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，給予這個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)量矩守恒不變
            動(dòng)量矩的大小與物體的質(zhì)量、角速度和離轉(zhuǎn)軸距離的平方有關(guān)
            如果在質(zhì)量不變的情況下，縮短轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，那么根據(jù)動(dòng)量矩守恒原理，角速度就會(huì)增大，轉(zhuǎn)速就會(huì)加快
            在不考慮其它因素影響的條件下，我們可近似地把運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)作看作是一個(gè)封閉系統(tǒng)，她的質(zhì)量當(dāng)然也是不變的
            而當(dāng)她收攏雙臂時(shí)，就等于縮短了這個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑
            根據(jù)上述原理，角速度就必然增大，于是她就實(shí)現(xiàn)了優(yōu)美動(dòng)人的高速旋轉(zhuǎn)動(dòng)作
            陀螺為什么轉(zhuǎn)起來(lái)就能尖足而立，不轉(zhuǎn)就會(huì)歪倒高速旋轉(zhuǎn)的東西有一個(gè)特性，就足它能保持轉(zhuǎn)軸的方向不變
            這個(gè)特性就叫陀螺的穩(wěn)定性
            陀螺轉(zhuǎn)起來(lái)以后總能保持著轉(zhuǎn)軸向上，雖然它腳下很尖，卻也不倒
            陀螺的穩(wěn)定性是轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的一種表現(xiàn)
            為了揭開(kāi)陀螺穩(wěn)定性的秘密，不妨再分析一下用紙板和火柴棒做的那種簡(jiǎn)易陀螺：它轉(zhuǎn)起來(lái)以后，能尖足著地
            這是因?yàn)?，圓盤轉(zhuǎn)起來(lái)以后，各部分15a都有了水平方向的速度
            運(yùn)動(dòng)慣性要保護(hù)原速度的方向不變
            對(duì)紙板的各部分來(lái)說(shuō)，由于這個(gè)向心力是沿著水平盤面作用的，因而速度方向的改變，只限于在水平盤面內(nèi)發(fā)生，并不會(huì)發(fā)生偏上偏下的變化
            也就是轉(zhuǎn)動(dòng)的紙板部分都要保持在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，使得轉(zhuǎn)動(dòng)平面和軸線的方向保持不變
            當(dāng)把旋轉(zhuǎn)的陀螺拋向空中時(shí)，只在軸上加了力，沒(méi)有在轉(zhuǎn)動(dòng)平面上加力，所以轉(zhuǎn)動(dòng)軸的方向不會(huì)改變
            總之，陀螺的穩(wěn)定性就是陀螺在高速旋轉(zhuǎn)后，如不受外力作用，轉(zhuǎn)軸在空間的方向不變，這個(gè)特性在各種機(jī)械上用途甚多
            自行車便是向陀螺學(xué)習(xí)的一種機(jī)械：兩個(gè)輪子就像兩個(gè)陀螺，只有轉(zhuǎn)起來(lái)才不倒，輪子轉(zhuǎn)得越快，穩(wěn)定性就越高，車就越不易倒
            輪子轉(zhuǎn)慢，穩(wěn)定性就差
            鉆頭旋轉(zhuǎn)起來(lái)，有轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，能保持它轉(zhuǎn)軸的既定方向，打起孔來(lái)就不易歪
            在風(fēng)浪中顛簸的輪船，為了減少輪船的搖擺，人們?cè)诖摰牡撞垦b上很重的飛輪，讓它高速轉(zhuǎn)動(dòng)，由于飛輪能保持自己的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線方向不變，輪船就有力地抵抗了風(fēng)浪的影響
            大家知道，慣性與質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量大，慣性就大
            轉(zhuǎn)動(dòng)慣性也是這樣，旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量大了，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性也就會(huì)增大，因此，機(jī)器上的飛輪都作的比較重
            由于飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大，使它轉(zhuǎn)動(dòng)超來(lái)以后，再改變它的轉(zhuǎn)速就不那么容易――大飛輪比較容易保持均勻穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速
            這在許多機(jī)器上是極有用的，例如手扶拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)是柴油機(jī)，柴油機(jī)氣缸中的四個(gè)沖程中，只有爆發(fā)沖程做功，柴油機(jī)使出的力總是一下一下的沖擊力，曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)不均勻，甚至無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)
            有了巨大的飛輪情況就不同了，轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)也就均勻多了
            要使質(zhì)量大的旋轉(zhuǎn)體減速乃至停止轉(zhuǎn)動(dòng)，由于它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性很大，需要的阻力也就比較大
            正像使飛駛的火車減速，由于其156慣性很大需要的阻力很大一樣
            根據(jù)作用力的原理，質(zhì)量大的旋轉(zhuǎn)體會(huì)對(duì)阻礙它轉(zhuǎn)動(dòng)的物體產(chǎn)生巨大的反作用力
            利用這一點(diǎn)，可以使機(jī)械為我們做功：；中床、剪床上的大飛輪就能成為大力士
            艦船在浩瀚的大海里，飛機(jī)在茫茫的天空中，航天器在無(wú)限的太空內(nèi)，都需要隨時(shí)知道自己的航向、姿勢(shì)、位置和速度
            根據(jù)陀螺的特性，人們制造了陀螺儀，讓它來(lái)當(dāng)向?qū)?br>人造地球衛(wèi)星上天以后，不能東倒西歪，任意翻滾，必須讓它保持一定的姿態(tài)
            這樣，天線就應(yīng)當(dāng)總是對(duì)準(zhǔn)地球
            怎樣讓人造衛(wèi)星的姿態(tài)穩(wěn)定呢？
            人們想到了利用陀螺使人造衛(wèi)星繞著規(guī)定的軸總是指著規(guī)定的方向，這就保持了一定的姿態(tài)
            但是，天線跟著轉(zhuǎn)就不能對(duì)準(zhǔn)地球了，怎么辦？
            就讓天線和必要的部分沿著同一個(gè)軸反方向旋轉(zhuǎn)，這樣，天線就總是對(duì)準(zhǔn)地球了
            這就是人造地球衛(wèi)星的“雙旋穩(wěn)定技術(shù)”
            
                        
            
                        
                    
            
                
            
            
            
        
            
        
        
        

            
    
    
    
    

            

        
    
            

            
            
        
            
        
        

            
    
            
        
            
            
            
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