为什么花样滑冰运动员快速转圈时要收缩身体

一个小孩双手左右伸直平举哑铃，坐在转椅上慢慢地转动着。当他突然将双手收拢紧靠身体时，发现自己的转速明显加快了。没有人推他，仅仅是自己把手臂收缩回来，为什么转动的速度就会变化呢？

我们不妨先从门的开关说起，更容易理解其中的道理。门可以绕着转轴转动，通常开门时我们的力是垂直于转动轴的。你可以试试：如果向下用力作用在门把手上（力的方向平行于转动轴），或者使力的方向指向转动轴，门都不会转动起来。

开门的简单事实包含了很多力学原理。我们至少可以总结出这样一个结论：如果作用力平行于转轴，或者指向转轴，则作用力对门的转动没有影响。当然，可以把门换成其他物体。

在上述小孩转动的问题中，他所受到的外界作用力只有重力和地面对椅子的支承力，且这些力都与转轴平行。根据我们前面的结论，这些力对转动没有影响，即小孩在转动过程中，某个转动的量开始是多少，后来还是多少，否则就是“有影响”的。但是在小孩收拢手臂的前后，转动的速度很明显起变化了，那么，在转动过程中，能代表“系统的转动”的某种不变的量究竟是什么呢？

先分析小孩转动问题中的有关物理量的变化。在小孩收拢手臂的前后，其现象是：哑铃的质量不会变，但它与转轴的距离变小了，所以整个系统的转动变快了。

花样滑冰运动员做骆驼自旋

而前面的分析说明存在不变化的量，那我们自然容易想到：转动速度与距离分别起变化了，那么它们的和会不会是不变的呢？不可能！因为这两个量的单位不同，不能相加。那么“转动速度与距离的乘积”会不会是不变的呢？如果你这么思考，那么恭喜你，你猜对了！你所猜测到的结论其实就是物理学中的“角动量守恒定律”，在力学中则称为“动量矩守恒定律”。

表演者收缩身体，旋转速度加快

有了上述结论，就很容易理解花样滑冰运动员快速转圈时为什么要收拢四肢：运动员先张开双臂缓慢转动起来，冰面上的摩擦力很小，基本对转速没有影响，而重力和支撑力与旋转轴平行，对系统的转动也不起作用；根据“转动速度与距离的乘积”不变的“角动量守恒定律”，把四肢收拢，就相当于减小了与转轴的距离，转速自然就会加快。（高云峰）

【实验场】怎样滑冰

如果有机会滑冰，你可以试一下：如果脚向正后方蹬，身体几乎不会前进；而脚向斜后方蹬时身体才前进。因为冰面很滑，向斜后方蹬时，冰刀是横向运动，冰面才可能提供足够的力让运动员前进。

【微博士】卫星消旋

人造卫星的悠悠（YO-YO）消旋系统是向外甩出两个绳系小球，旋转的卫星的转速就会慢下来。等卫星降到一定的转速时，切断连接绳子，就实现了卫星的消旋。这一过程与滑冰运动员收缩身体转速加快正好相反。