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人竟然能借助陀螺轉(zhuǎn)身?

2024-12-31 00:00:00田靖越邵明輝
百科探秘·航空航天 2024年8期
關鍵詞:角動量海潮大拇指

在天宮課堂第四課上,航天員桂海潮向我們展示了又見陀螺實驗。開始,陀螺在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn),桂海潮握住陀螺雙柄,當陀螺的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生變化時,他也實現(xiàn)了在太空中的轉(zhuǎn)身。桂海潮究竟是如何借助陀螺來實現(xiàn)轉(zhuǎn)身的呢?我們一起來還原一下這一過程吧!

陀螺旋轉(zhuǎn)時,具有角動量。在物理學中,可以用右手來判斷角動量的方向:右手四指彎曲的方向為陀螺旋轉(zhuǎn)的方向,大拇指的指向為角動量的方向。在這個實驗里,角動量的方向就是陀螺中軸的方向。

原理揭秘

在陀螺靜止懸掛在空中時,由于重力的作用,它會自然垂落下來。但是當陀螺旋轉(zhuǎn)起來時,陀螺具有角動量,所以我們能看到陀螺在水平面內(nèi)沿右手大拇指所指向的一側(cè)旋轉(zhuǎn)。在太空中,陀螺的自轉(zhuǎn)也會產(chǎn)生角動量。在空間站里,將陀螺與航天員看作一個系統(tǒng),由于沒有外力的作用,整個系統(tǒng)的角動量守恒。航天員向一側(cè)改變陀螺的方向時,陀螺的角動量會產(chǎn)生變化,由于系統(tǒng)角動量守恒,必然會產(chǎn)生一個反向的角動量變化。于是出現(xiàn)了陀螺往左偏移、人就轉(zhuǎn)向了右側(cè)的情況,由此實現(xiàn)了航天員在太空中的轉(zhuǎn)身動作。

小明正坐在轉(zhuǎn)椅上,雙腳離地,右手端著一個裝滿水的水杯。如果小明向正前方伸直右臂,以自我為中心向右側(cè)快速轉(zhuǎn)動,那么由于角動量守恒,人的身體會向哪個方向轉(zhuǎn)動呢? ()

A. 向人的左側(cè)轉(zhuǎn)動。

B. 向人的右側(cè)轉(zhuǎn)動。

C. 不會轉(zhuǎn)動。

D. 無法確定。

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