回旋陀螺

编辑:洗濯网互动百科 时间:2019-12-13 19:07:12
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回旋陀螺,又称凯尔特石头,是一个半椭圆形的陀螺.它会往特定的方向旋转;但是,当被往反方向转时,它会变得不稳定,摇晃,停止,然后又变换往原来特定的方向旋转。
这种旋转-反旋转的运动现象,似乎违反了物理学上的角动量守恒定律。更不可思议的是,当我们将回旋陀螺往它特定的方向转,大多数的回旋陀螺,不会发生这种特别的现象;反方向却会。这两个特性使回旋陀螺成为了一个很稀罕的物品,自从史前以来,就引起了无数人的想像力。
中文名
回旋陀螺
别    名
凯尔特石头
特    性
反转不稳
发现时间
19世纪

目录

回旋陀螺基本信息

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回旋陀螺历史

19 世纪的考古学家,在研究古凯尔特与古埃及遗迹时,发现了具有旋转-反旋转特性的回旋陀螺。
在近代,描述这些回旋陀螺的报告,最早发表于 1890 年代。那时,Sir Gilbert Thomas Walker FRS 撰写了一篇论文 “On a curious dynamical property of celts”,发表于英国剑桥的“Proceedings of the Cambridge Philosophical Society”; 以及另一篇论文 “On a dynamical top”,发表于美国麻省的 “Quarterly Journal of Pure and Applied Mathematics”。
许多关于回旋陀螺的研究报告,发表于 1909 年和 1918 年, 以及 50 年代和 70 年代。自从 80 年代后,科学家们更被这奇异的物品深深迷住,发表了多过 28 份关于回旋陀螺的研究报告。

回旋陀螺尺寸

虽然,回旋陀螺时常被描述为各种各样尺寸的石材手工艺品,它们大多数是当为新奇的谜题或玩具来买卖;商品是由塑胶材料制成,尺寸大约为 3.75 英寸长 x 0.75 英寸宽 x 0.4375 英寸高。也有一种木头雕刻的回旋陀螺,尺寸为 5.5 至 6 英寸长。另外有一种 Charles W. Sherburne 卖的塑胶制回旋陀螺,长度大概有 12 英寸。还有一些是用玻璃制造的。科学家甚至发明了用汤匙做成的回旋陀螺。
一般来说,有两种迥然不同的回旋陀螺的设计。一种有非对称的底部,滚动轴是偏斜的。另一种的底部是对称的,在平台上面末端各自有个重物,通常是乌龟.乌龟指向特定的旋转方向。

回旋陀螺物理

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旋转-反旋转的运动现象,是因为滚动运动与俯仰运动的不稳定性的成长,造成的。
当质量分布,对于俯仰轴与垂直轴构成的平面,是非对称性的时候,滚动运动与俯仰运动的不稳定性开始联结;我们可以想像非对称的质量会使回旋陀螺脱离俯仰运动,改变为滚动运动。
这运动的型式,会根据不同旋转方向而增长。这解释了回旋陀螺不对称行为的原因。倚靠是否是俯仰不稳定性或滚动不稳定性, 增长率将是非常高或相当低。
这解释了为什么, 只有当往俯仰不稳定的方向旋转时, 由于摩擦, 大多数回旋陀螺表现出旋转-反旋转现象;而当往另一方向旋转时,在滚动不稳定性出现之前,它们会减速与中止转动。然而,根据报告,玻璃制的回旋陀螺,会表现出旋转-反旋转现象,在同一个实验内,发生四或五次相继的旋转。
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