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陀螺儀Ⅰ
老師手中有一個盒子,將盒子置於桌面,使其一角與桌面接觸。 手移開後盒子不但不會傾倒,還會立在桌面旋轉。盒子為什麼 不會傾倒呢?揭開謎底,盒子內有一個轉動的陀螺。陀螺的底 面積很小,無法靜止立於桌面,但是陀螺轉動時便可便可立於桌面。 陀螺垂直桌面轉動,產生垂直桌面角動量。陀螺重心在支點正上 方,重力產生的力矩為零。依據角動量守恆原理,陀螺角動量不變。因此陀螺可沿原方向轉動,不會傾倒。陀螺儀轉軸水平時,產生平行桌面角動量。陀螺儀重心在支點正上方,重力產生的力矩為零。依據角動量守恆原理,陀螺儀角動量不變。因此陀螺儀沿原方向轉動,轉軸方向不變。 角動量守恆原理有許多重要的應用。船隻及飛機利用陀螺儀定向,蒼蠅利用生物陀螺儀保持平衡,槍砲利用膛線使子彈砲彈穩定飛 行,乃至颱風的結構都與角動量守恆原理有關。同學如果想進一步瞭解角動量守恆原理及其應用,可進入海洋大學網站觀看物理開放式課程。(進入海洋大學網站首頁,然後依序點選「學習e-Go網」、「播客行動學習系統」、「物理」即可觀看。)
 
 
老師手中有一個盒子,將盒子置於桌面,使其一角與桌面接觸。手移開後盒子不但不會傾倒,還會立在桌面旋轉。盒子為什麼不會傾倒呢?揭開謎底,盒子內有一個轉動的陀螺。陀螺的底面積很小,無法靜止立於桌面,但是陀螺轉動時便可便可立於桌面。

陀螺垂直桌面轉動,產生垂直桌面角動量。陀螺重心在支點正上方,重力產生的力矩為零。依據角動量守恆原理,陀螺角動量不變。因此陀螺可沿原方向轉­動,不會傾倒。陀螺儀轉軸水平時,產生平行桌面角動量。陀螺儀重心在支點正上方,重力­產生的力矩為零。依據角動量守恆原理,陀螺儀角動量不變。因此陀螺儀沿原方向轉動,轉­軸方向不變。

角動量守恆原理有許多重要的應用。船隻及飛機利用陀螺儀定向,蒼蠅利用生物陀螺儀保持­平衡,槍砲利用膛線使子彈砲彈穩定飛行,乃至颱風的結構都與角動量守恆原理有關。同學如果想進一步瞭解角動量守恆原理及其­應用,可進入海洋大學網站觀看物理開放式課程。(進入海洋大學網站首頁,然後依序點選­「學習e-Go網」、「播客行動學習系統」、「物理」即可觀看。)

資料提供

海洋大學光電科學研究所 周祥順 教授
E-mail:hschou@ntou.edu.tw
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