在天宮課堂第四課上,航天員桂海潮向我們展示了又見陀螺實(shí)驗(yàn)。開始,陀螺在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn),桂海潮握住陀螺雙柄,當(dāng)陀螺的旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生變化時(shí),他也實(shí)現(xiàn)了在太空中的轉(zhuǎn)身。桂海潮究竟是如何借助陀螺來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)身的呢?我們一起來(lái)還原一下這一過(guò)程吧!
陀螺旋轉(zhuǎn)時(shí),具有角動(dòng)量。在物理學(xué)中,可以用右手來(lái)判斷角動(dòng)量的方向:右手四指彎曲的方向?yàn)橥勇菪D(zhuǎn)的方向,大拇指的指向?yàn)榻莿?dòng)量的方向。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里,角動(dòng)量的方向就是陀螺中軸的方向。
在陀螺靜止懸掛在空中時(shí),由于重力的作用,它會(huì)自然垂落下來(lái)。但是當(dāng)陀螺旋轉(zhuǎn)起來(lái)時(shí),陀螺具有角動(dòng)量,所以我們能看到陀螺在水平面內(nèi)沿右手大拇指所指向的一側(cè)旋轉(zhuǎn)。在太空中,陀螺的自轉(zhuǎn)也會(huì)產(chǎn)生角動(dòng)量。在空間站里,將陀螺與航天員看作一個(gè)系統(tǒng),由于沒有外力的作用,整個(gè)系統(tǒng)的角動(dòng)量守恒。航天員向一側(cè)改變陀螺的方向時(shí),陀螺的角動(dòng)量會(huì)產(chǎn)生變化,由于系統(tǒng)角動(dòng)量守恒,必然會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反向的角動(dòng)量變化。于是出現(xiàn)了陀螺往左偏移、人就轉(zhuǎn)向了右側(cè)的情況,由此實(shí)現(xiàn)了航天員在太空中的轉(zhuǎn)身動(dòng)作。
小明正坐在轉(zhuǎn)椅上,雙腳離地,右手端著一個(gè)裝滿水的水杯。如果小明向正前方伸直右臂,以自我為中心向右側(cè)快速轉(zhuǎn)動(dòng),那么由于角動(dòng)量守恒,人的身體會(huì)向哪個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)呢? ()
A. 向人的左側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)。
B. 向人的右側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)。
C. 不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
D. 無(wú)法確定。