原标题:空间站在太空中能实现转身的原理是什么?来看答案
今天(9月21日)下午,“天宫课堂”第四课正式开讲。神舟十六号航天员景海鹏、朱杨柱、桂海潮面向全国青少年进行太空科普授课。接下来我们一起看“又见陀螺实验”。
航天员 桂海潮:我准备用一个陀螺来做转身。我先做第一个演示,陀螺静止没有转起来时,在我改变陀螺方向的过程中,我的身体姿态并没有发生明显改变。接下来,我准备做第二个演示,陀螺自转时,我改变陀螺的方向,我也发生了转身。
航天员 朱杨柱:这两次实验里,桂老师都改变了陀螺的方向,怎么只有在陀螺快速转动之后他的身体姿态才发生了明显转身呢?
航天员 桂海潮:高中物理告诉我们力是物体动量发生改变的原因,到了大学同学们会学习到力矩是物体角动量发生改变的原因,在第一个演示当中陀螺静止没有转动,它的角动量为零。在第二个演示当中,陀螺快速自转,具有了比较大的角动量,我再改变陀螺方向的时候它的角动量就产生了显著变化,跟我的手产生了比较大的反作用力矩,让我轻松实现了转身。
有什么具体的应用吗?
航天员 桂海潮:我们的空间站就是用了同样的原理在太空当中转身。同学们可以把我的身体想象成空间站,把我的两只手和手中的陀螺看作空间站上使用的一种特殊装置,控制力矩陀螺,控制力矩陀螺高速自转,具有非常大的角动量,当改变控制力矩陀螺方向的时候,就可以对空间站施加很大的力矩,改变空间站的姿态。
航天员 朱杨柱:不过,同学们需要注意一下角动量的产生是有大小的。不管是要让桂老师转身还是让我们的空间站去转身,所使用的陀螺重量、尺寸还有转速都经过了定量的设计和计算,不然的话,效果就没那么好了。
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