我們先將步行街?jǐn)[放嬉戲兒童打陀螺雕塑限定為剛體的定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。陀螺的進(jìn)動(dòng)現(xiàn)象可以解釋重力的力矩為什么沒有讓陀螺倒下,因?yàn)椴叫薪謨和Aт摯蛲勇莸袼茉诟淖兺勇葑赞D(zhuǎn)所產(chǎn)生的角動(dòng)量方向,而不會(huì)讓陀螺進(jìn)一步傾斜直至倒下。最直接的解釋就是陀螺只受重力、地面支持力、地面摩擦力,重力力矩沒有豎直分量,嬉戲打陀螺雕塑都過定點(diǎn),因此陀螺豎直方向角動(dòng)量守恒。
假設(shè)步行街嬉戲玻璃鋼打陀螺雕塑沒有進(jìn)動(dòng)但有自轉(zhuǎn)。重力力矩使陀螺向下傾斜,自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的角動(dòng)量在豎直方向的分量因此減小,為了滿足豎直方向角動(dòng)量守恒,陀螺就需要產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)來產(chǎn)生擺放玻璃鋼打陀螺雕塑增量。但是步行街?jǐn)[放兒童打陀螺雕塑究竟是產(chǎn)生豎直向上角動(dòng)量的因還是果。
由于本人目前還只學(xué)習(xí)了《力學(xué)》而沒學(xué)《經(jīng)典力學(xué)》,感覺還不能將上述問題說清楚,因此想嘗試通過受力分析定性解釋一下為何擺放玻璃鋼打陀螺雕塑會(huì)產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)。簡單起見將陀螺簡化為如圖的質(zhì)量可以忽略的支架和支架上A、B、C、D四個(gè)質(zhì)點(diǎn)。