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陀螺旋转持久性能初探 前段时间，在小朋友中流行玩陀螺。我们的陀螺是一种市面上常见的玩具，一般用塑料及合金制成，分为战神盖、战神环、攻击环、中轴和陀尖五个部件，可以对这五个部件进行拆卸、再重新自由组装成一个陀螺。 我们的玩法一般是用各自的陀螺作比赛，看谁的陀螺能够转得最久。每个人都希望自己的陀螺是最棒的，我也希望自己的陀螺是“常胜将军”。为此，我对几种常见的陀螺进行了仔细的观察和简单的实验：首先，观察陀螺的外形，比较几种不同外形的陀螺旋转时间；其次，在不同的场地做实验，看看场地因素对陀螺的旋转时间有没有影响；最后，考虑不同部件组合对旋转时间的影响。 一、陀尖形状对陀螺持久性的影响 经过观察和分析，在陀螺的五个部件（战神盖、战神环、攻击环、中轴和陀尖）中，战神盖和战神环主要起着连接的作用；攻击环对攻击性能的影响最大；中轴既有连接的作用，又影响着陀螺的重心高低和稳定；而最下层的陀尖由于直接和地面接触，对陀螺的旋转和稳定起着最直接和重要的作用。所以我选择了不同的陀尖形状，观察他们对陀螺持久性能的影响。 陀螺的陀尖根据最顶端的形状大体可以分为平形、圆形和尖形三种，他们的表现如下： 平形（比如“火舞九天”陀螺的原装陀尖）：由于底部是平的，与地面的接触面积大，摩擦力也大，不容易旋转，但一旦转动平稳就能够比较好地保持平衡。 圆形（比如“极地金盾”陀螺的原装陀尖）：底部类似于半球形，与地面的直接接触面要比平形陀尖小，而且半球形结构使得陀尖对摆动有很好的适应性，不容易摔倒，这对平衡、持久有很大的帮助。 尖形（比如“逆流战鞭”陀螺的原装的陀尖）：尖尖的底部与地面的接触面积最小，产生的摩擦力也最小，能够最大限度地保持高速旋转，对小的摆动也有适应性，有利于旋转时间的增加。但是在受到大力攻击的情况下很容易摔倒，而且陀尖很容易磨损，磨多了持久性会下降。 总结：平形陀尖易摔，持久、平衡性弱；圆形陀尖比较持久、平衡性高；尖形陀尖能持久、平衡性一般。 二、不同场地条件下陀螺的持久性能 在不同的场地条件下，选择不同的陀尖形状，是不是会有不一样的结果呢？我试着做了下面的实验，实验工具是几个不同的陀螺、一个秒表和一个塑料陀螺盆（直径大约是43厘米）。实验的主要目的：测试不同中轴、不同攻击环和陀尖的陀螺在不同场地的持久度。 1、“寒冰震鼓”原装陀螺 实验场地 旋转时间 持久度 结果分析 陀螺盆 约16秒41 低 （1）铁攻击环重，把陀螺压的很沉，在狭小地方转不开（2）陀螺盆倾斜度小，盆周完全是立着的，使陀螺无法持久（场地问题）。 光滑水泥地面 约1分04秒 高 （1）中轴高、大，重心稳，在平整地面能够持久。（2）陀尖是尖的，前面旋转稳定，后面摆动大了马上就摔倒。 不平的操场水泥地面 约37秒05 中 尖形陀尖占地面积小，不容易碰到凸的部分，找到一个旋转点以后就能够保持一段时间的旋转。 沙池 约１8秒 低 尖形陀尖在转的过程中，一边旋转一边往沙地下钻，碰到沙子很快减弱了转速。 2、“黄金火焰”战神环、攻击环和中轴配“极地金盾”陀尖 实验场地 旋转时间 持久度 结果分析 陀螺盆 约12秒54 低 （1）橡皮攻击环轻，重心不稳（2）橡皮攻击环弹性太大，一旦碰到陀螺盆周就会强烈反弹、站立不稳。 光滑水泥地面 约42秒30 中 （1）橡皮攻击环轻，中轴短，重心不稳，但在平整地面能够持久一些。（2）陀尖是圆形的，在光滑开阔地面旋转稳定。 不平的操场水泥地面 约25秒48 低 圆状陀尖虽然比较平稳，但接触地的面积大，容易碰触到地面的凹凸不平部分，持久性不高。 沙池 约19秒58 低 圆形陀尖在转的过程中，受力比较均匀，不像尖形陀尖那样容易钻到沙地里，所以成绩比尖形陀尖好一点。 总结：陀螺的旋转持久度与陀尖、攻击环、场地有很大关系，因此在不同场地选择不同陀尖很重要。 三、不同陀螺部件组合对陀螺持久性的影响 陀螺的五个部件各有各的作用，我发现用不同类型的部件进行搭配，可以得到不同的旋转效果。比如，我在陀螺盆里对一些搭配组合陀螺作了比较： 陀螺组合 旋转时间 “寒冰震鼓”（合金攻击环、高中轴、尖形陀尖）原装陀螺 16秒41 “黄金火焰”攻击环（橡皮、轻）、中轴（中）+“极地金盾”陀尖（圆形） 12秒54 “极地金盾”攻击环（合金、重）+“逆流战鞭”中轴（小）+“寒冰震鼓”陀尖（尖形） 27秒14 “黄金火焰”攻击环（橡皮、轻）+“寒冰震鼓”中轴（高、大）+“逆流战鞭”陀尖（尖形） 16秒24 “寒冰震鼓”攻击环（合金）+“逆流战鞭”中轴（小）+“寒冰震鼓”陀尖（尖形） 45秒 “寒冰震鼓”攻击环（合金）+“逆流战鞭”中轴（小）+“极地金盾”陀尖（圆形） 49秒11 总结：合金攻击环分量较重，可以帮助稳定重心；中轴的大小和高度要和攻击环的重量