杂技表演中许多令人惊叹的技巧都基于旋转的物体保持旋转轴方向不变的特性。对此,英国物理学家约翰·佩里在其著作《旋转的陀螺》中做过生动的阐释,我将这部分内容摘录在下面,以供诸位读者更好地了解陀螺原理:
我曾在金碧辉煌的伦敦维多利亚音乐厅,向品着咖啡、叼着烟斗的听众展示了一些关于旋转陀螺的实验。我为了给听众留下深刻的印象,便向他们说,如果你想将套物的投环准确无误地抛向指定的地点,就应该让它旋转起来;如果你想把铁圈或者帽子扔给别人,也应该让它旋转起来,别人才能拿手杖接到它,因为旋转的物体始终保持旋转轴的方向不变,这条法则是毋庸置疑的。我又向他们说道,普通子弹的旋转很大程度上取决于它在离膛时与枪口产生的摩擦,滑膛枪精准度不佳是因为光滑的枪管没有膛线,而现代枪管是有膛线的,也就是说,枪管的管膛内壁上刻有呈螺旋状分布的凹凸槽,它可使子弹在火药爆炸产生的推力作用下沿着膛线做纵轴旋转,精准地射向目标。
图24 旋转的硬币是如何下落的
图25 不旋转的硬币是如何下落的
原谅我只能在口头上形容个大概,因为我并不擅长扔帽子或者投环。但我话音刚落,就有两位杂技演员走上舞台,它们表演的每一个杂技都为上述原理提供了绝佳的例子。只见他们把帽子、圆环、盘子和雨伞转起来,然后抛给对方。其中一个演员将几把刀子扔到空中,然后完美地接住并再度抛起。已经对旋转物体的奥秘有所了解的观众兴奋地叫嚷起来,他们已经清楚地观察到,杂技演员在抛起刀子的一瞬间,让刀子旋转了起来,这样他就能准确无误地接住每一把刀子。出乎我意料的是,当晚的每一个表演都生动地阐释了旋转陀螺的原理,几乎没有例外。
图26 旋转抛出的帽子更容易接住