这波漂移过弯，你打算给几分？| 正经玩

中科院物理所

昨天 21:58

　　陀螺：限制住我了，但没完全限制

　　实验器材

　　所标杯、剪刀、扁嘴钳、AB胶、胶水、易拉罐、竹签、铁丝

　　实验过程

　　剪下易拉罐的罐底

　　小伙伴们当心不要被划伤哦

　　在罐底中心扎一个孔

　　将竹签穿过去

　　将AB胶以1：1混合搅拌均匀

　　用AB胶涂抹在接口处

　　等待一段时间使其凝固

　　剪掉多余长度的竹签

　　并将竹签的尖头剪掉

　　在竹签尾部涂抹适量胶水

　　用纸巾包裹

　　增大尾部的摩擦力

　　我们的陀螺就制作好啦

　　接下来制作轨道

　　用扁嘴钳将铁丝卷成圈

　　陀螺和轨道就都制作好啦

　　转动陀螺

　　可以看到其绕着轨道进行旋转

　　先转出轨道，又转向中心

　　原理解说

　　对于一个固定支点的陀螺，一旦由于微扰破坏了垂直旋转的不稳定平衡状态，就会在重力的作用下开始围绕着中心位置进动。如下图：

　　作用在质心CM上的重力合力Mg，以及固定支点O提供的大小相同方向相反的支持力，会产生一个的力矩。对于沿自转轴中心对称的理想陀螺来说，这个力矩就与此时此刻旋转的角动量垂直。所以根据关系

　　角动量便会沿着z轴旋转，我们称这个过程为进动。可以发现，如果陀螺的自转是逆时针的，那么进动过程也是逆时针的，反之亦然。

　　但是在我们的实验中还有铁线圈的存在。进动的陀螺杆触碰到线圈时，如果与线圈的摩擦力足够大，则会沿着线圈反方向滚动，如下图所示

　　我们可以看到，如果陀螺是沿着线圈内部滚动的，那么逆时针旋转的陀螺会沿着顺时针方向滚动。

　　所以在我们实验的第一阶段，陀螺由于扰动在重力作用下倒向线圈，并在摩擦力作用下沿着线圈沿着和自转相反的方向滚动直至滚出线圈的范围；而一旦脱离了线圈，陀螺就会开始以和自转同向的方向进动，就会在拐角处拐出一道神奇的弧线，并在线圈外绕了一圈后反方向进入线圈轨道回到中心。

　　如果大家的陀螺制造的比较稳定，以及给予的初角动量足够，上述过程可以发生若干次。不过由于陀螺杆与金属线圈的滚动是由摩擦力驱动的，所以动能的损失是要比自由的陀螺大一些，想要让它多次往复还是有一些挑战的。