核心概念
物理学
角动量
张力
导言
你可能见过花样滑冰运动员快速旋转，然后收起手臂以加速旋转，或者张开手臂以减慢旋转。这要归功于一个称为“角动量守恒”的物理概念。但是，如果你身边没有冰鞋，又该如何尝试呢？在这个只需要常见家用物品的简单活动中找到答案！
背景知识
你听说过牛顿第一运动定律吗？它指出，静止的物体将保持静止，运动的物体将保持运动，除非受到外力的作用。这意味着物体的动量（其质量乘以其速度）将保持不变，除非受到某种外力的作用。你每天都会体验到这一点。例如，想象一下接球。当球在运动时，它具有动量。你必须用手施加力来阻止球（并将其动量降至零）。如果球更重或移动得更快，它具有更大的动量，并且更难接住——你必须施加更大的力。
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这个概念通常用来描述物体沿直线运动，但也适用于旋转的物体。当我们谈论旋转物体时，术语略有不同。我们不用作用于直线的推力或拉力，而是使用扭矩，扭矩是对物体施加的“扭转”（想想：扭动螺丝刀或门把手）。我们不用质量，而是使用惯性矩，惯性矩衡量质量围绕旋转点分布的程度。我们不用速度，而是说“角速度”，角速度衡量物体旋转的速度。最后，我们不用动量，而是说“角动量”。
尽管术语略有不同，但相同的概念适用。旋转物体的角动量将保持不变，除非受到外力扭矩的作用。在物理学中，当某物保持不变时，我们说它是守恒的。这就是短语“角动量守恒”的由来。这方面的经典例子是旋转的花样滑冰运动员或在办公椅上旋转的人。通过收回手臂，滑冰运动员减小了她的惯性矩（她所有的质量都更靠近中心），因此她的角速度必须增加，以保持她的角动量恒定。
但是，如果你没有冰鞋或方便的旋转办公椅，则很难演示这一点。在这个项目中，你将使用吸管、绳子和小物体来演示角动量守恒。
材料
吸管
绳子
垫圈或其他小而重的物体
剪刀
准备工作
将绳子剪成大约一米的长度。
步骤
将绳子穿过吸管。
将绳子的一端系在垫圈上。
一只手握住吸管，另一只手握住绳子的自由端。
让垫圈从吸管的另一端垂下。
轻轻地旋转吸管，使垫圈旋转成一个圆圈。确保你旋转得足够快，以至于绳子上没有松弛。
慢慢地将绳子穿过吸管，使垫圈更靠近吸管。发生了什么？
现在尝试相反的操作。从垫圈非常靠近吸管开始。开始旋转它，然后逐渐松开绳子，使垫圈可以移动得更远。发生了什么？
额外尝试：剪一段更长的绳子，然后到开阔的室外，这样你就可以在不撞到任何东西的情况下，将垫圈在你头顶旋转。你的结果有变化吗？
观察和结果
当你开始旋转吸管，垫圈远离中心，然后将绳子穿过吸管时，你会注意到垫圈旋转得更快。这是因为角动量是守恒的。角动量是物体的惯性矩乘以其角速度。如果后两者中的一个增加，另一个就会减少，反之亦然。当你将绳子穿过吸管时，使垫圈更靠近，你会减小它的惯性矩。（也就是说，你将它的质量更靠近旋转点。）为了补偿并保持角动量恒定，垫圈的角速度必须增加。当你松开绳子并允许垫圈移动得更远时，情况会相反。它的惯性矩增加了，因此为了使角动量保持恒定，旋转速度必须降低。
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