转动的物体
2009年11月1日星期日我们的生活中处处可见转动的物体，如车轮、螺旋桨、陀螺、足球、地球等，它们的运动呈现出一些有趣的性质。
先做一个简单的实验：取长＞宽＞厚的一本书（最好用橡皮筋扎起以免书页翻动影响实验效果），在空中让其分别绕它的与长宽高相平行的对称轴旋转。你会发现这本书可以绕与长边或厚度的方向相平行的轴稳定地旋转，但当绕与宽边相平行的轴旋转时，无论多么小心地开始，书的转动总是不稳定，不一会儿就翻转成绕另外两个对称轴中的某一个转去。这是刚性的物体作旋转运动的一个普遍规律：绕最长或最短的轴的旋转是稳定的，而绕中间长度的轴旋转是不稳定的。这就类似一粒围棋子很难立在碗口边沿，总要落至碗底才稳定一样。
我们见过孩子们玩的陀螺，在高速转动下它可以立在地面上不倾倒，而且用鞭子抽它给它加速时也不会把它带倒，只是有时候把它的旋转轴抽得倾斜于地面，细心的人会发现这时旋转轴也开始绕垂直于地面的轴旋转，有时还伴随着旋转轴周期性的“点头”运动。这是因为这时地球的引力给倾斜的陀螺产生一个力矩，如果陀螺不旋转，这个力矩自然会使它翻倒，但是如果陀螺高速地旋转，这个力矩只能改变它旋转的方向，形成倾斜的旋转轴绕垂直轴的转动，但大致上还是保持转动的方向不变。
从上面的例子中可以看到旋转的物体有保持旋转方向的稳定性，人们可以通过有意使物体自转来防止外界的扰动可能造成的不可预料的翻转。生活中这样的例子比比皆是：自行车、小孩玩的铁环、硬币可以在平面上滚动而不倾倒；现代枪管壁中都特意加工有一组螺旋型的凹槽——镗线，可以让发射出的子弹自动沿中心轴自转，以免各种扰动使子弹胡乱翻滚、在空气中像“香蕉球”那样偏离行进的方向或引起湍流产生巨大阻力而影响精度和射程；体育运动中的飞盘、美式橄榄球、飞碟也都是一边绕着自己的对称轴自旋一边前进，才飞得又远又准。
在全球卫星定位系统(GPS)发明以前，或是在无法接收GPS卫星信号的水底和地下，高速旋转的陀螺都是很好的导航工具。指南针虽然可以利用地球的磁场确定方向，但是它有不少缺点。首先它只能指示地球的磁极方位，这和地理的两极有差异造成不便；其次由于地核的运动，地球磁极总是在不停地漂移，近150年来总共已漂移了上千公里，因而难以靠地磁场精确导航；另外指南针易受其周围铁磁性物体，如船体的影响，也给应用带来困难。船上使用的陀螺方位仪是在一个封闭的球中有飞速旋转的陀螺，陀螺的旋转轴在重力作用下始终保持在水平面内，整个球漂浮在液体中可以自由旋转。因为陀螺有保持旋转方向不变的特性，所以不论轮船向什么方向行驶，陀螺的旋转轴的方向都是固定的。另外由于地球自转的缘故，这个陀螺只有在其旋转轴指向正北时能量最低，也就是处于最稳定的状态，于是陀螺开启一段时间后，它的旋转轴就指向正北，并保持在这个方向，起到导航的作用。
转动的物体不易改变旋转方向的特性有时也会带来麻烦。既然这个旋转的方向很难改变，如果硬要改变它，一定要用很大的力，一般这个力是通过轴承加在这个转动的物体如轮子上的。于是强行改变物体转动方向时，轴承会受到很大力，它和物体的转速及改变转动轴方向的快慢成正比。计算机的硬盘里就有高速旋转的盘片，如果翻转得过快，就有可能损坏硬盘的轴承。所以建议读者挪动正在工作的笔记本和移动硬盘时尽量平行移动而不要翻转它们，如果必须要翻转也要慢慢地进行。
理解和掌握转动的物体的特性对于体操、跳水、花样滑冰等需要运动员空中肢体旋转的体育项目也是必不可少的， 才能完成“直体后空翻两周加纵轴转体720度”这样的动作。