旋轉陀螺不倒的原理

對於一個（gè）旋（xuán）轉的陀螺體係,如果不（bú）發生偏轉(左側),不論脫落是否旋轉都可以保持穩定,這顯而易（yì）見的,但（dàn）是實際生（shēng）活（huó）中旋轉的陀螺總會遇到(微小)擾動導致出現右側的情形（xíng）.一個很小的（de）擾動導致陀螺偏轉了θ角（jiǎo）,請理解這個θ非常微（wēi）小（xiǎo）.這個擾動可（kě）以是一陣微風,一個震動,桌麵的摩擦力變化等等,都可以導致出現一個這樣的偏（piān）轉.

假設陀螺旋（xuán）轉（zhuǎn）的速度不變,通過對比左右兩圖,發（fā）現上述體係發生了變化,(為了方便觀察我把θ角畫得很大),你會發現雖然轉動陀螺上所有的質點的旋轉絕對速度沒有變（biàn）(桌麵（miàn）參照係),但是速度方向已經從水（shuǐ）平（píng）變成帶有（yǒu）斜向的角度,這個可以想象一下圖中黑點的狀態.

速度方向變（biàn）化將導致整個陀螺旋轉的角動量(矢量)發生改變,沿垂（chuí）直方向的分量減（jiǎn）小,根據角動（dòng）量守恒(和轉（zhuǎn）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（shēng）一（yī）個圍繞垂直軸的公轉,維持了這部分減小的角動量,維持了角動量守恒,新產（chǎn）生的扭矩平衡掉了重（chóng）力（lì）的扭矩和離心力。

因此陀螺偏置（zhì）後必須發生公（gōng）轉才能保持穩定,而且從上圖中看出,黑點越重,轉速越快陀螺越穩定.這是為什麽很多好（hǎo）的陀螺設計成下麵這個樣子:

隻需要保（bǎo）證質心在中間(軸對稱即可),外圍盡可能增加配重,這樣發生偏（piān）轉角動量就多（duō）一些,公轉速度也會加快,能（néng）夠（gòu）快速拜托微小擾動回歸垂（chuí）直狀態.