陀螺为什么不倒----别莱利曼(Я.И.Перельман)

有一套科普丛书叫做《趣味物理学》，是正规科普文献
作者：别莱利曼(苏)

中国有多家出版社陆续出版过许多版本，是优秀的物理教学辅助读物，被誉为世界经典名著
尤其对求知欲望强烈的学生，影响深刻而深远

关于陀螺的解释即出于《趣味物理学（续编）》第三章……圆周运动

陀螺旋转的时候为什么不会倒

在小时候曾经玩过陀螺的成千上万个人里面，恐怕没有多少人能够正确地回答这个问题，为什么一个直立着转甚至歪斜着转的陀螺会出乎意料地不倒呢？是什么力量把它维持在这种好像很不稳定的状态呢？难道它能不受重力的作用吗？
原来，这里有一种极有趣的力的相互作用。陀螺的原理很不简单，这里不打算深入研究。这里只谈一谈旋转着的陀螺所以能够不倒的基本原因。

图172是一个照着箭头所指的方向旋转着的陀螺。请注意它边上写着A字的那一部分，和在它对面写着B字的那一部分。A的部分在离开你，而B的部分在向着你转过来。现在再看，当你把陀螺的轴向你自己这一面侧倒的时候，这两部分会起什么样的运动。你这样推它，就是使A的部分的运动向上斜，B的部分的运动向下斜；使这两部分都得到一种跟自己本来的运动成直角的推动。可是，陀螺在很快旋转的时候，它的圆周速度非常大，而你推它的时候所给它的那个速度却很小。一个小速度和一个大速度结合而成的速度，自然跟圆周的大速度相差不大。所以陀螺的运动几乎没有改变。陀螺好像抵抗着一切想把它推倒的力。同时陀螺越重和转得越快，就越能顽强地抵抗推倒它的力。这就是陀螺能够不倒的原因。



这个解释，在本质上同惯性定律有直接关系。陀螺上的每一个点，都在一个跟旋转轴垂直的平面里沿着一个圆周转。按照惯性定律，每一个点随时都竭力想使自己沿着圆周的一条切线离开圆周。可是所有的切线都同圆周本身在同一个平面上。因此，每一个点在运动的时候，都竭力想使自己始终留在跟旋转轴垂直的那个平面上。由此可见，在陀螺上所有跟旋转轴垂直的那些平面，也竭力在维持自己在空间的位置。这就是说，跟所有这些平面垂直的那旋转轴本身，也竭力在维持自己的方向。

我们不准备研究陀螺在外力作用下所发生的一切运动。这需要做很多解释，未免会枯燥无味。我只想解释一下，一切旋转物体所以能够使它们的旋转轴的方向保持不变，原因在哪里。

旋转物体的这种性质正被现代技术广泛地利用着。在现代轮船和飞机上装置的各种回转仪，像罗盘、稳定器等，都是根据陀螺原理造成的。旋转的作用保证了炮弹和枪弹飞行的稳定性，也可以用来保证人造卫星、宇宙火箭等在真空中运动的稳定性。陀螺似乎只是一种简单的玩具，谁知它竟有这么多的用途！

《趣味物理学》
人民教育出版社
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为什么一个直立着转甚至歪斜着转的陀螺会出乎意料地不倒呢？

直立着不倒不用他解释
作者应该主要是在解释这个现象


图1


歪斜着不倒
也就是成千上万的人小时候曾经玩过的陀螺






然而，这个流传近百年的科普解释，存在两处硬伤
1、

一个小速度和一个大速度结合而成的速度，自然跟圆周的大速度相差不大。所以陀螺的运动几乎没有改变

呵呵，陀螺之所以不倒，是因为小速度+大速度≈大速度


众所周知，陀螺的规则进动，根本就不存在什么推它的时候所给它的那个速度却很小，这个小速度，也是经历过多人尝试，始终也没人能够标出来
人们能做的最后只剩下了强词夺理，比如小速度就是重力等等










2、

跟所有这些平面垂直的那旋转轴本身，也竭力在维持自己的方向

人们不禁要问，别莱利曼到底要解释什么现象？
如果是要解释图1
那旋转轴，也就是陀螺自转轴，明明在改变方向，硬说成是“竭力维持自己的方向”？
如果不是解释图1，那么，他要解释什么？
他的这一大段冗长的理论，与歪斜着转的陀螺会出乎意料地不倒有什么关系？




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别莱利曼是公认的优秀科普大师，功绩彪炳，备受世人推崇
然而，有问题还是应该允许说说~
这并不构成对大师的不敬，而是本着科学严谨的精神进行探讨


也有人说……科普不必要求严格……
对此，我要说：科普也不允许瞎说，尤其是官方认可的科普


然而，又有几个人敢于站出来，为了《趣味物理学》仅仅在中国就具有的八千万庞大读者群而指责这个似是而非的所谓解释呢

咱没有条件做试验，请问一下， 在失重情况下，陀螺还其作用吗？

再有，如果航天器带有磁性，那就成了大个儿的指南针，怎么做姿态控制？

先谢了。

个人看法，陀螺就不要再提了，你前面的那个帖子已经太长了。

我看了那些楼层，后来知道你原先的模型就是错误的。

在物理上，做模型抽象时，请再仔细认真些。

我只知道 重力+陀螺的惯性=不倒

“给它一个小速度”不明白什么意思。

推陀螺干扰陀螺的自稳，跟“给它一个小速度”是完全不同的概念。

楼主说得对。

简单的现象，往往包含复杂的知识

gohomeman1 发表于 2011-10-27 00:45

                               
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个人看法，陀螺就不要再提了，你前面的那个帖子已经太长了。

我看了那些楼层，后来知道你原先的模型就是错 ...

lz那个模型哪里错了，，，，，，，，，，，，，，，？

ALMACH 发表于 2011-10-27 00:15

                               
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咱没有条件做试验，请问一下， 在失重情况下，陀螺还其作用吗？

再有，如果航天器带有磁性，那就成了大个 ...

陀螺的三大特性定轴性、进动性、章动性，可以体现在任何环境中
大名鼎鼎的引力探测器GP-B就安装了四台有史以来最精密的机械陀螺仪，利用的就是陀螺的定轴性，在太空中探测引力的秘密

不知道朋友想做什么实验，如果是观察进动，一个图钉就够了

关于航天器，我知之甚少，不敢瞎说~

另外，不必那么客气

gohomeman1 发表于 2011-10-27 00:45

                               
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个人看法，陀螺就不要再提了，你前面的那个帖子已经太长了。

我看了那些楼层，后来知道你原先的模型就是错 ...

如果你指的是那个陀螺大楼，我可以负责任地说，我原先的那个模型是正确的
不光是我说正确，已经有多位网友进行了严密的数学论证，确认其正确

我不理解你为什么要耗费时间去爬那座大楼，也不知道你从哪里得知我原先那个模型是错的
我现在经常在这里活动，直接询问我岂不是更好？


如果是指拉莫尔进动的帖子，我的单电子模型与费曼《物理学讲义》中的论述严格相符
如果我的模型错了，费曼就错了
这一点feng网友最清楚



另外我们应该紧扣本贴主题

1、
陀螺在很快旋转的时候，它的圆周速度非常大，而你推它的时候所给它的那个速度却很小。一个小速度和一个大速度结合而成的速度，自然跟圆周的大速度相差不大。所以陀螺的运动几乎没有改变。


2、
陀螺上的每一个点，都在一个跟旋转轴垂直的平面里沿着一个圆周转。按照惯性定律，每一个点随时都竭力想使自己沿着圆周的一条切线离开圆周。可是所有的切线都同圆周本身在同一个平面上。因此，每一个点在运动的时候，都竭力想使自己始终留在跟旋转轴垂直的那个平面上。由此可见，在陀螺上所有跟旋转轴垂直的那些平面，也竭力在维持自己在空间的位置。这就是说，跟所有这些平面垂直的那旋转轴本身，也竭力在维持自己的方向


不要嫌啰嗦~这就是别莱利曼讲述的歪斜着转的陀螺会出乎意料地不倒的道理
G版能否说说，上述道理能否解释你我眼前的这个现象？

                               
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lionxie1981 发表于 2011-10-27 01:52

                               
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我只知道 重力+陀螺的惯性=不倒

“给它一个小速度”不明白什么意思。

不要说批评，就是敢于说出不明白别莱利曼在讲什么的人也是极其稀少

为了八千万被《趣味物理学》蒙骗的读者，谢谢你

cbjxingzan 发表于 2011-10-27 03:26

                               
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简单的现象，往往包含复杂的知识

欢迎


其实都是些基本概念
复杂的知识都建立在最简单的几块基石上，逻辑上都应该可以还原到简单的基础知识层次

其实楼主应该给编书的译者写个信，把这个东西阐述下，这样一方面是不是翻译有什么问题，可以明确地知道原来的意思。二来能结合读者的反馈解释得更透彻一些，更通俗一些。

关于此话题，还有个有趣的现象
就是以正统自居者，可以指责甚至咒骂别莱利曼，我却不能质疑
原因是我似乎被定性为民科，所以不管我说什么，都是错的
http://tieba.baidu.com/p/8982511 ... 0&cid=0#10276916360
被删掉的楼多为我的回复

有兴趣者可以看看


百度物理吧

丽雅Leah
894位粉丝
铁杆会员8
12楼

一个小速度和一个大速度结合而成的速度，自然跟圆周的大速度相差不大。所以陀螺的运动几乎没有改变。
-------
这叫什么逻辑……  

在百度学术类贴吧，这位作者可是大名鼎鼎，据说基本功十分了得，视民科为仇人
我的发言，也都是他删掉的

碘化亚铜
铁杆会员9
19楼
回复：12楼
我们不准备研究陀螺在外力作用下所发生的一切运动。
还有这点……你丫都不受外力了他怎么会变……

还有这位，也是正统卫道者，几乎见了民科就喷
在这个帖子之前，我曾经在该帖吧全文发过趣味物理学上的解释，但是没有署别莱利曼的大名
果然，这位斗士误以为是我的理论，大骂该解释为胡扯蛋



我并不是反对限制民科，绝大多数民科的确是在胡扯蛋，我也经常与民科冲突
但是这种不问青红皂白统统一棍子打死的做法，也不是出于什么科学的目的，而是完全失去了理智，仅凭着一股蛮横来维护正统理论
这恐怕是一种耻辱

雪鹰J 发表于 2011-10-27 13:24

                               
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关于此话题，还有个有趣的现象
就是以正统自居者，可以指责甚至咒骂别莱利曼，我却不能质疑
原因是我似乎被 ...

这些人都这样，自己看不懂还给别人贴标签呢，，，，，，，，，，，，，，，

突然想到盗梦空间了。            

陀螺的东西就不要再说了，我当时翻了很多的楼，从后面的回复看，得出的感觉就是初始的模型有问题。当然，这个感觉也许是错的。

当然，我没有时间也没有精力像以前几位认真回复的专业人士那样来说，我只能说，这个问题如果要说，就继续去顶知识版的那个楼，至于那边是不是欢迎你继续说，我不管。

在这边，我希望此楼到此终结。本帖将在今晚关闭。

至于那个拉莫尔进动，我会继续保留它在本版，我认为这个帖子还是很有价值的。