中国科技馆里有一件关于转动惯量的展品 ， 它上面有两个一模一样的滑道 ， 有若干带配重的滚轮 ， 拿两个形状、配重数量都一样配重分布不同的滚轮放在滑道顶端 ， 同时放下 ， 让它们俩沿滑道滚动 ， 会发现配重靠里的滚轮比靠外的滚轮滚得更快 。且慢 ， 如果这样理解 ， 就误解了转动惯量的效果 。
花滑选手的转速变化 ， 是因为“转动惯量”吗？
【电梯配重转动惯量怎么计算,i混动专用发动机技术分享】为什么双臂伸缩会影响花滑选手的转速呢？一些科普材料把其中原因归为“转动惯量” ， 那么 ， 到底是不是转动惯量造成的转速变化呢？接下来就把这件事掰开揉碎说一下 。先来说说转动惯量是咋回事大家可能都知道 ， 惯性是有质量物体的固有属性 ， 它影响到物体是否容易“动起来”或“停下来” 。质量越大的物体 ， 要动起来或停下来就越困难 。
那么转动惯量呢 ， 它影响一个物体是否容易“转起来”或“停止转动” ， 和物体的质量分布有关 ， 对于两个总质量相同的物体 ， 质量分布越靠外 ， 转动惯量越大 ， 转起来或停下来就越难 ， 反过来 ， 质量分布越靠里 ， 转动惯量越小 ， 转起来或停下来越容易 。中国科技馆里有一件关于转动惯量的展品 ， 它上面有两个一模一样的滑道 ， 还有若干带配重的滚轮 ， 拿两个形状、配重数量都一样但是配重分布不同的滚轮放在滑道顶端 ， 同时放下 ， 让它们俩沿滑道滚动 ， 会发现配重靠里的滚轮比靠外的滚轮滚得更快 。
乍一看 ， 这不就跟花滑选手的例子一样吗？手臂伸开 ， 一部分质量靠外了 ， 转得就慢；手臂缩起来 ， 这部分质量靠里了 ， 转得就快 。且慢 ， 如果这样理解 ， 就误解了转动惯量的效果 。请注意 ， 它不是影响物体转得快不快 ， 而是影响物体是否容易“转起来”或“停下来” 。换句话说 ， 它影响的不是速度 ， 而是加速度 。其实 ， 这和花滑选手有一个很大区别 ， 展品中的滚轮是在重力作用下沿滑道加速滚动的 ， 而花滑选手是没有借助外力 ， 凭空加速和减速的 ， 所以二者截然不同 。
影响花滑选手转速的真正原因是什么呢？答案其实是“角动量守恒”！可能有的人会说 ， 你别逗了 ， 我知道中国科技馆有关于角动量守恒的展品 ， 人坐在椅子上 ， 转动一个横放的大陀螺 ， 然后把陀螺立起来 ， 人就会跟椅子一起 ， 往陀螺转动相反的方向转过去 。这跟花滑选手快慢变化有啥关系啊？属于只知其一 ， 不知其二 。角动量是一个重要的物理量 ， 它是矢量 ， 也就是说 ， 它既有大小也有方向 ， 上面提到的那件展品 ， 展示的是角动量的方向守恒 ， 没提大小的事 。
而花滑选手旋转的例子 ， 要用角动量大小方面的守恒来解释 。我们说花滑选手的转速快慢 ， 说的是她一定时间内转了多少圈 ， 换句话说 ， 是“角速度” 。根据角动量计算公式 ， 一个物体的角动量不变时 ， 它的角速度和半径的平方是成反比的 。选手的手臂伸开 ， 半径大了 ， 角速度就要下降 。反过来 ， 手臂缩回去 ， 半径变小 ， 角速度就跟着上升了 。
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