科學玩具－運動學－抽籤陀螺

陀螺轉動的時候，不但是各個質點繞著旋轉軸心轉動，而且彼此之間的相對位置也是固定的，因此這種剛體在運動時，可約略以一個質點作為代表，或輔以微積分為整體的運動做出詮釋。旋轉時，由於外力的影響，使得角動量並未守恆，而且出現旋轉軸晃動的現象，稱之為歲差運動，也有人將這種現象稱為搖首運動，會從一開始站立旋轉的現象演變成倒地旋轉的模樣。

既然陀螺總是會出現這樣的現象，有設計者就利用這種現象為其附加了一項抽籤的功能，也就是當陀螺倒地的時候，轉軸所指的方向就決定了抽籤的號碼，應該算是古早味的序號產生器吧！為了防止轉軸晃過來晃過去造成判讀上的延遲，所以除了另外加裝有籤號的底座以外，轉軸上也必須做些更動。

小陀螺配上大底座，使得整組重心不致落在圓盤面外，便不容易傾倒

底座中央的支柱頂端是中央低邊緣高的弧面，這凹陷限制了陀螺運動的區域

觀察陀螺轉軸上的設計，不難看出轉軸末端圓錐附近的直徑較小，較細的部分剛好讓陀螺可以卡在支柱的邊緣上。問題就在於如果以支柱邊緣為支點，倒下的陀螺很明顯的有大部分是懸空的，當重心在支點的一邊時，重力力矩會讓陀螺有向外翻的傾向，但是最後的結果卻是陀螺水平停駐在支柱頂端。

綜藝節目中的幸運轉盤轉到最後，有時候還會逆向轉回一點點

陀螺轉軸可以明確地指向底座上的籤號，只要停下來時沒有其他外力就不再變動

只是，陀螺真的翻得過去嗎？看清楚陀螺的外型就知道未必如此。至少有三個點可以提供與重力力矩相反方向的力矩，有兩處位於圓錐底面與支柱邊緣，這裡提供了摩擦力力矩，但是太小，不足以避免陀螺翻落。還有一個效應較大的力矩由陀螺平坦的盤面與支柱側面間所提供，而且方向與重力力矩相反。三者平衡時，陀螺轉軸便靜靜地躺在空中與地面平行。

摩擦力除了降低轉速，也限制陀螺不再任意滾動，更讓陀螺能卡在支柱邊緣，扮演了不容小覷的角色。那麼陀螺就從此不再翻落嗎？當然不是，凡事總有萬一，把持不住時就容易出軌。

延伸閱讀（科技大觀園）－－
１、陀螺環
２、旋轉椅