昨日上午，神州十號航天員王亞平作為我國第一位“太空教師”成功地完成了時長近一小時的太空授課。王亞平老師通過質(zhì)量測量、單擺運動、陀螺運動、水膜實驗和太空水球制作等五個物理實驗，生動而形象地展示了失重環(huán)境下物體運動特性、液體表面張力特性等物理現(xiàn)象，并通過視頻通話與地面課堂師生進行互動交流。
這些美妙的實驗反映了什么樣的物理原理?天地物理特性的差別給航天飛行帶來什么影響，在航天活動中有什么樣的應(yīng)用?清華大學(xué)航天學(xué)院副教授王兆魁對這些問題進行了解讀。
實驗過程：王亞平取出一個紅黃相間的陀螺懸放在空中。用手輕推陀螺頂部，陀螺翻滾著飛向遠處。緊接著，她又取出一個一模一樣的陀螺，讓它旋轉(zhuǎn)起來，懸浮在半空中，再用手輕輕一推，旋轉(zhuǎn)的陀螺不再翻滾，而是保持著固定的軸向向前飛去。
專家解讀：轉(zhuǎn)動的陀螺具有定軸性，定軸性遵守角動量守恒原理——在沒有外力矩作用的情況下，物體的角動量會保持恒定。航天員瞬時施加的干擾力不能產(chǎn)生持續(xù)的力矩，由于角動量守恒，旋轉(zhuǎn)陀螺的旋轉(zhuǎn)軸就不會發(fā)生很大改變。而這一點在地面上之所以很難實現(xiàn)，并不是因為角動量守恒定理不成立，而是因為陀螺與地面摩擦產(chǎn)生的干擾力矩等因素改變了陀螺的角動量，使其旋轉(zhuǎn)速度逐漸降低，不能很好地保持旋轉(zhuǎn)方向。
利用角動量守恒定律，我們可以實現(xiàn)衛(wèi)星的定向控制�；谕勇葜赶蚍�(wěn)定性特點制成的陀螺儀，還被廣泛用于不同領(lǐng)域各種平臺的穩(wěn)定控制。雪鐵龍C6轎車上就安裝了測量車身縱向和橫向擺動的陀螺傳感器，可以實現(xiàn)車身穩(wěn)定度的控制。
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