陀螺
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陀螺
陀螺是中国最早的娱乐工具,也作陀罗,闽南语称作“干乐”,北方叫做“冰尜”或“打老牛”英文称之为“spinning top”。玩具,形状略像海螺,多用于木头制成,下面有铁尖,玩时用绳子缠绕,用力抽绳,使直立旋转。有的用铁皮制成,利用发条的弹力旋转。
陀螺原理
陀螺在旋转的时候,不但围绕本身的轴线转动,而且还围绕一个垂直轴作锥形运动。也就是说,陀螺一面围绕本身的轴线作“自转”,一面围绕垂直轴作“进动”。也即陀螺并非垂直立于地面之上,而是对地面法线有一定的偏离,向地面有一些倾斜。所以重力对陀螺的力矩不为零,而陀螺的进动角动量可以平衡重力矩的作用,所以陀螺在旋转时不会倒向地面。陀螺围绕自身轴线作“自转”的快慢,决定着陀螺摆动角的大小。转得越慢,摆动角越大,稳定性越差;转得越快,摆动角越小,因而稳定性也就越好。而且陀螺的外形也对陀螺的进动有影响。这和人们骑自行车的道理差不多,其中不同的是,一个是作直线运动,一个是作圆锥形的曲线运动。
现实作用
◆休闲娱乐
新式激光陀螺
◆智力开发:德国等国家将陀螺设计成教育用品,图卡置于陀螺上,透过转陀螺的游戏,辨认图卡上的图案、颜色或数字以训练眼力及专注力。
◆民俗体育
◆艺术创作:运用不同的彩绘颜料与方式,呈现不同的乡土民情,旋转时混合的美感,可成为典藏的珍品。
◆科学研究
现实应用
陀螺以其多变的玩法,依然受到广大朋友的喜欢。陀螺已经不单单是作为玩具这么简单了,它的重要性在于:科学家根据陀螺的力学特性研发了一种科学仪器-陀螺仪,广泛运用
于科研、军事技术等领域中。而且陀螺仪的种类也相当多。下面介绍几种常见的陀螺仪。
激光陀螺:是一种较为先进的陀螺仪,其原理是利用旋转时环型激光器发出的两道光束之间的频率差来测定角度、方位等。激光陀螺仪被用于舰船、飞机等的[1] 导航和跟踪。
光纤陀螺仪:光纤陀螺是继激光陀螺后的新一代陀螺仪,其原理类似于激光陀螺仪,但与激光陀螺仪相比,光纤陀螺仪没有闭锁问题,也不用在石英块精密加工出激光,成本较低。各国都在努力研发光纤陀螺仪。
陀螺主要运用于测定角度(倾斜度),速度,方位等。根据其用处不同,陀螺仪又可分为速率陀螺和陀螺测斜仪。速率陀螺仪主要用来测量被测物体转动的速度以此推算出相应的数据,来达到测量的目的。陀螺测斜仪是用来测量钻孔斜度和方位,主要运用于矿区、油田等。