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许坤:神奇魔力转圈圈

2025/4/29
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中科院格致论道讲坛

AI Deep Dive Transcript
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许坤
Topics
许坤:我今天和大家分享的主题是『神奇魔力转圈圈』,其实是想说『爱的魔力转圈圈』。转圈在生活中很常见,比如汽车车轮,陀螺等等。但这些转圈现象背后蕴含着深刻的科学原理——角动量守恒。 我用几个例子来解释:首先是陀螺,它能够长时间旋转并保持平衡,这和角动量守恒有关。我用一个小的陀螺和一个用自行车轮子改造成的陀螺做了演示,当它们旋转起来时,就能保持直立,而停止旋转就会倒下。 接着,我解释了角动量的概念:它是质量、角速度和距离的乘积。角动量守恒定律指出,在不受外力矩作用时,物体的角动量大小和方向保持不变。这包含两层意思:大小不变和方向不变。 我用花样滑冰运动员的例子来说明:运动员收缩肢体时,距离减小,角速度增大,但角动量保持不变。这也就是为什么他们收缩肢体后旋转速度会加快。 为了让大家更直观地感受角动量守恒,我请两位同学上台做了旋转椅子实验。实验中,同学先把手张开旋转,然后把手收拢,旋转速度会加快;把手张开,旋转速度会减慢,这都验证了角动量守恒。 我还解释了直升机尾部螺旋桨的作用,以及人类走路姿势的原理,都与角动量守恒有关。直升机的尾桨是为了抵消主螺旋桨带来的旋转力矩,保持直升机的稳定;而我们走路时,身体的摆动也是为了平衡角动量,保持平衡。 此外,我还介绍了角动量守恒在其他方面的应用,例如:箭尾的羽毛、子弹的旋转、铁环的旋转、飞盘的旋转,以及早期的机械惯性导航装置和空间站姿态调整等。这些都体现了角动量守恒在稳定性方面的作用。 最后,我总结道:角动量守恒是一个普遍的物理规律,它不仅适用于日常生活中的小物体,也适用于宇宙中的宏观天体,例如地球、太阳、星系等。科学就在我们身边,需要我们有一双发现科学的眼睛去观察和发现。

Deep Dive

Shownotes Transcript

物理学是研究物质最一般的运动规律和物质基本结构的学科,被广泛应用于工程技术、医学、军事等领域。