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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)動員在表演高速旋轉(zhuǎn)的芭蕾舞動作的時(shí)候，一定會問：她們怎么滑得那么輕，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，開始時(shí)需要有15公斤的力量才能滑動起來
    但是滑行起來以后，冰面對冰刀的阻力就越來越小，所需要的力量也越來越少了，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
    冰面對冰刀的阻力為什么會變小呢？
    經(jīng)過研究，原來是這么一回事：冰面，用肉眼看來似乎很光滑
    如果放在顯微鏡下去看，孰會發(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)動員的表演動作吧：開始時(shí)，運(yùn)動員張開兩臂像銀燕似地在冰上滑行，并由平滑變?yōu)檗D(zhuǎn)動，這時(shí)的轉(zhuǎn)動速度是比較慢的
    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
    最后，運(yùn)動員又重新張開雙臂，轉(zhuǎn)動速度也就隨著慢下來
    這是什么道理呢？
    原來，這個(gè)冰上芭蕾動作的全過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)的動量矩守恒不變
    動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)動半徑，那么根據(jù)動量矩守恒原理，角速度就會增大，轉(zhuǎn)速就會加快
    在不考慮其它因素影響的條件下，我們可近似地把運(yùn)動員的動作看作是一個(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)美動人的高速旋轉(zhuǎn)動作
    陀螺為什么轉(zhuǎn)起來就能尖足而立，不轉(zhuǎn)就會歪倒高速旋轉(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)動慣性的一種表現(xiàn)
    為了揭開陀螺穩(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易陀螺：它轉(zhuǎn)起來以后，能尖足著地
    這是因?yàn)?，圓盤轉(zhuǎn)起來以后，各部分15a都有了水平方向的速度
    運(yùn)動慣性要保護(hù)原速度的方向不變
    對紙板的各部分來說，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，并不會發(fā)生偏上偏下的變化
    也就是轉(zhuǎn)動的紙板部分都要保持在水平面內(nèi)運(yùn)動，使得轉(zhuǎn)動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，沒有在轉(zhuǎn)動平面上加力，所以轉(zhuǎn)動軸的方向不會改變
    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，有轉(zhuǎn)動慣性，能保持它轉(zhuǎn)軸的既定方向，打起孔來就不易歪
    在風(fēng)浪中顛簸的輪船，為了減少輪船的搖擺，人們在船艙的底部裝上很重的飛輪，讓它高速轉(zhuǎn)動，由于飛輪能保持自己的轉(zhuǎn)動軸線方向不變，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)動慣性也是這樣，旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量大了，轉(zhuǎn)動慣性也就會增大，因此，機(jī)器上的飛輪都作的比較重
    由于飛輪的轉(zhuǎn)動慣性大，使它轉(zhuǎn)動超來以后，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)動就會不均勻，甚至無法轉(zhuǎn)動
    有了巨大的飛輪情況就不同了，轉(zhuǎn)動起來也就均勻多了
    要使質(zhì)量大的旋轉(zhuǎn)體減速乃至停止轉(zhuǎn)動，由于它的轉(zhuǎn)動慣性很大，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)體會對阻礙它轉(zhuǎn)動的物體產(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，航天器在無限的太空內(nèi)，都需要隨時(shí)知道自己的航向、姿勢、位置和速度
    根據(jù)陀螺的特性，人們制造了陀螺儀，讓它來當(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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