自從人類把航天器成功送入太空，各種科學實驗就開始了。這些太空實驗千姿百態(tài)，妙趣橫生，增加了人們對太空的了解。推動了航天科技的發(fā)展。在地面上。陀螺受到外力后轉動一段時間就會停下來，在太空中，旋轉的陀螺會停下來嗎？它運動的位置如何確定呢？

請同學們來看王亞平做的第三個太空實驗：旋轉陀螺——定向儀。

實驗過程：如圖1，王亞平拿起一個靜止的陀螺。懸空放置，給它一個干擾力，這個靜止的陀螺開始翻滾著向前運動，它的軸向發(fā)生了很大的改變。隨后，王亞平把它抓回來，讓它旋轉起來，放到同樣位置，給它同樣的干擾力。這次，陀螺不翻滾了。而是晃動著向前“走”很快。王亞平再次把它抓回來。然后拿出另一個陀螺，讓它們一個靜止、一個旋轉，給它們同樣的干擾力。結果，靜止的陀螺開始翻滾著向前移動，而旋轉的陀螺雖然晃動著。但是軸向基本沒有改變。

專家解讀：轉動的陀螺具有“定軸性”，何為定軸性？就是當陀螺轉子高速旋轉時，在沒有任何外力矩作用在陀螺儀上時，陀螺儀的自轉軸在慣性空間中的指向保持穩(wěn)定不變的特性，也稱為穩(wěn)定性。轉子的轉動慣量（剛體繞軸轉動時慣性的量度）和角速度愈大，穩(wěn)定性愈好。定軸性遵守角動量守恒定律——在沒有外力矩作用的情況下，物體的角動量會保持恒定。航天員瞬時施加的干擾力不能產生持續(xù)的力矩，由于角動量守恒，高速旋轉陀螺的旋轉軸就不會發(fā)生很大改變。而這一點在地面上之所以很難實現(xiàn)。并不是因為角動量守恒定理不成立。而是因為陀螺與地面摩擦產生的干擾力矩等因素改變了陀螺的角動量，使其旋轉速度逐漸降低，不能很好地保持旋轉方向。

王亞平介紹說，高速旋轉陀螺的定軸特性在航天領域用途廣泛，在“天宮”一號目標飛行器上。就裝有各式各樣的陀螺定向儀。正是有了它們，才能精準地測量和矯正航天器的飛行姿態(tài)。

點撥：同學們可先來了解一下動量的知識。如果不理解其中的含義，沒關系，只記住一個簡單的公式即可，動量p=mv，m表示質量，v表示速度，動量p方向與速度方向相同。角動量在經典力學中表示為到原點的位移和動量的叉乘（高中會學到叉乘知識）。通常寫作L，L=rp，其中，r表示質點到原點的位移，p表示動量。在不受外界作用時，角動量是守恒的。有興趣的同學可以閱讀高中課本的相關內容，說不定會有更多的收獲。

高速旋轉的陀螺具有很好的定軸性。陀螺這一特性在天上、地下完全一樣。因此，有很多設備都是用陀螺組合來定向。在某些高檔轎車上就安裝了測量車身縱向和橫向擺動的陀螺傳感器?？梢詫崿F(xiàn)車身穩(wěn)定度的控制。

責任編輯 蔡華杰