旋轉陀螺不倒的原理

對於一個（gè）旋轉的陀螺體係,如果不發生偏（piān）轉(左側（cè）),不論脫落是否旋轉都可以保持穩定,這顯而易見（jiàn）的,但（dàn）是實際生活中（zhōng）旋轉的陀螺總會遇到（dào）(微小)擾（rǎo）動導致出現右側的情形.一個很小的擾動導致（zhì）陀螺偏轉了θ角,請理解這個θ非（fēi）常微小.這個擾動可以（yǐ）是一陣微風,一個（gè）震動,桌麵的摩擦力（lì）變化等等,都可以導致出現一個這樣的（de）偏轉.

假設陀螺旋（xuán）轉（zhuǎn）的速度不變,通過對比左右兩圖,發（fā）現上述（shù）體（tǐ）係發（fā）生了變（biàn）化,(為了方便觀察我把θ角畫（huà）得很大),你（nǐ）會發現雖然（rán）轉動陀螺上所有的質點的旋轉絕對速度（dù）沒有變(桌麵參照係),但是速度方向已經從水平變成帶有斜向的角度,這個可以（yǐ）想象一下圖中黑點的狀態.

速度方向變化（huà）將導致整個陀（tuó）螺旋轉的角動量(矢量)發生改變,沿垂直方向的分量減小,根據角（jiǎo）動量（liàng）守恒(和轉速相比（bǐ）,這是一個很小的θ),陀螺將保持這部分旋轉的角動量,產生一個圍繞垂直軸的公轉,維持了這部分減小的角動量（liàng）,維持（chí）了角動（dòng）量守（shǒu）恒,新（xīn）產生的扭矩平衡掉了（le）重力（lì）的扭矩和離（lí）心力。

因（yīn）此陀螺偏置後必須發生（shēng）公轉才能保持穩定,而且從上圖中看出（chū）,黑點越重（chóng）,轉速越快陀螺越（yuè）穩定.這（zhè）是為什（shí）麽很多好的陀螺設計成下麵這個樣子:

隻需（xū）要保證質心在中間(軸對稱（chēng）即可),外（wài）圍盡可能增加配重,這樣發生偏轉角動量就多一些（xiē）,公轉速度也（yě）會加快,能夠快速拜托微小擾動回歸垂直狀態.