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儿子上学记(第34天)|陀螺旋转的原理是什么

儿子上学记(第34天)|陀螺旋转的原理是什么

作者: 韦志学写作 | 来源:发表于2024-10-24 19:53 被阅读0次
儿子,我爱你

2024年10月24日,星期四,儿子上学的第34天。

我跟儿子的生活其实是很有规律的。

一般都是放学了,孩子在校园活动到18:30,然后我们回家。回到家之后孩子用我的手机下围棋20分钟左右——他下棋的时间我在做饭,我做好饭大家就要吃饭了。在吃饭的时间里我的手机需要充电。

吃完饭之后,孩子做作业,在上学的第1-32天里,都需要我或者他爸陪着。爸爸下班的时间太晚,多数时候都是我陪着。但从上学的第33天开始,儿子写作业就不需要我陪伴左右了。这是儿子的一个上了一级台阶的进步。

昨晚,儿子在往常下围棋的时间里不下围棋了,他说他要拼积木。然后我们吃了饭之后,他做他的作业,我写我的小说,大家各行其是,乐而忘返。

作业写完了,检查了,收拾好书包了,这下开始玩他的积木了。他拿来给我,原来拼的是陀螺,拼了一堆,有十一个之多。

以前买的陀螺玩具,都是底部是圆锥形的。现在儿子用积木拼的,是有一颗方形小颗粒积木,儿子介绍说是“支点”,然后不管想搭几个“翅膀”,关键是要对称,以保证旋转时候的平衡性。

儿子制作思路很清晰,他要我帮他拍照,说是马上就要拆掉,要拼别的图形了。我觉得可惜,便提议我们一起来玩陀螺吧。儿子欣然答应。

母子俩便趴在地板上玩陀螺,有的陀螺战斗力很强,不仅旋转得四平八稳,而且被撞了也不倒,坚持很长时间。但有的旋转时间就比较短了。于是,我问儿子,陀螺旋转的原理是什么?

儿子没有回答得出来,但他说他有一个发现,那就是地板太滑的时候,陀螺是转不起来的,只有地板的粗糙适度,陀螺转动的时间才可以比较长。

然后他总结了一下:陀螺要能旋转,它的支点要与地面发生摩擦,也就是要适当有点阻力,如果没有能够发生摩擦,也就是陀螺在没有遇到一点阻力的话,是无法旋转的。

我说人的成长可能也是一样。如果太顺利了,成长的速度可能不快。所以我们在遇到困难的时候,不要害怕困难,要像陀螺一样,在克服阻力中享受自己的生命。

光说文学远远不够,我要找资料跟儿子一起学习科学。

度娘告诉我们知识,儿子不一定现在就能理解,但他可以先接触一些科学的说法,比如:

第一,什么是陀螺,它有什么特性?

陀螺是一个绕支点运动的刚体,具有绕对称轴高速自转的特性。

它的自转轴称为陀螺主轴。

注意:这里出现了一个新词——“刚体”。这是力学概念。我也不懂,但以后孩子会懂,现在只需要知道有这个名称。

第二,陀螺有什么类型?

我跟炳仁讲过,对于事物的分类,要注意分类标准,标准不同,分类结果就会不一样。比如小学生,根据性别来分,就分为男女生;根据年级来分,就分为低中高年级学生;根据户口来份,可以是城市户口和农村户口;根据入队与否来分,可以是少先队员和非少先队员等。

那现在陀螺可以怎么分类呢?

1.物理学陀螺

陀螺是指工程中具有固定点的、绕对称轴做高速自转的对称刚体。

根据支承形式、刚体形状和质量分布的不同,陀螺可以分为平衡陀螺(支点和刚体的质心重合)和重力陀螺(支点和刚体的质心不重合)。

2.娱乐项目中的陀螺

陀螺是中国民间最早的娱乐工具之一,有多种形式和玩法。

根据玩法不同,可以分为:手捻陀螺、木制陀螺、塑料陀螺等。

(1)手捻陀螺:上方有用来捻转的中轴,底部有支点。儿童玩的、炳仁现在搭建的陀螺都属于这个。

(2)木制陀螺:历史悠久,多用坚硬的木材制成,形状为倒钟形,玩法是用绳子缠绕陀螺,用力抽绳使其旋转。

我们在防城港市博物馆里看到过的防城港传统特色项目里面,就看到上思有一个传统项目就是抽木陀螺。

(3)塑料陀螺:现代常见的材料,便宜且易于制作,玩法简单,无需发射器,用手一转即可。

3.巨无霸陀螺:这是一种特殊的陀螺,重达282斤,直径48公分,高65公分,需要5人合力才能转动。

第三,陀螺转动的原理是什么?

陀螺转动不倒的原理主要基于离心力(惯性)和角动量守恒。

陀螺的运动由绕中轴的自转和中轴绕垂线的反向圆锥运动合成。这种反向的圆锥运动使得陀螺上的质点产生水平上的离心力不平衡,从而保持陀螺的稳定性。

这里只需要了解两个词——“惯性”(离心力)“角动量守恒”。

•怎么理解陀螺的惯性?关键词:重力 公转

陀螺效应:当陀螺在地上高速旋转时,它的对称轴会发生倾斜,但重力对支撑点的力矩并不会使陀螺继续倾倒。相反,陀螺会绕自己的对称轴自旋,同时绕竖直轴以较小的角速度“公转”,这种现象称为“旋进”或“进动”。这种效应使得旋转的物体具有保持其旋转方向的惯性。

•角动量守恒:陀螺在旋转过程中,如果受到微小扰动(如一阵风或地面上的小坑),它会倾斜一个角度。由于角动量守恒,陀螺有两种选择:一是让自转轴回正,但这会违反能量守恒;二是产生新的运动,使纵向角动量增加,横向角动量自发抵消。这种情况下,陀螺的新自转轴会绕原自转轴转动,即进动。

第四,目前人们从“陀螺”得到什么启发?在生活中有什么应用?

学习的最高境界就是学以致用。要用学到的知识帮助我们更好地生活。这是孩子应该要有的意识。

陀螺原理被广泛应用于各种技术和生活中。

比如:在飞机上的应用,通过观察陀螺仪的轴向与竖直方向的夹角来计算飞机的倾斜角度,控制飞机的飞行姿态。

此外,手机防抖、平衡车、VR眼镜等也利用了陀螺高速旋转保持稳定的原理。

真爱一样东西,要学会花费时间、精力去钻研,才会有更多的发现。

儿子还给我看了他已经获得的贴贴纸奖励,有91个了——这可以证明我的孩子,一直都是积极向上,努力奋发的……

感恩所有……

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