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陀螺

 陀螺

陀螺指的是绕一个支点高速转动的刚体。陀螺是中国民间最早的娱乐工具之一,也作陀罗,闽南语称作“干乐”,北方叫做“冰尜”或“打老牛”。河北吴桥地区被称为bo。贵州等地方言称为"geluo"ge读第二音调,luo读第一音调。焦作一带方言称为皮老尖。

形状上半部分为圆形,下方尖锐。从前多用木头制成,现代多为塑料或铁制。玩时可用绳子缠绕,用力抽绳,使直立旋转。或利用发条的弹力旋转。传统古陀螺大致是木或铁制的倒圆锥形,玩法是用鞭子劈。现代已有用发射器发射的陀螺。当然,还有一些“手捻陀螺”十分普及。陀螺,是青少年们十分熟悉的玩具。风靡全世界。中国是陀螺的老家。从中国山西夏县新石器时代的遗址中,就发掘了石制的陀螺。可见,陀螺在我国最少有四、五千年的历史。

陀螺历史

在1700多年前的晋代,中国还出现了另一种有趣的玩具——竹片蜻蜓。这种玩具18世纪传到欧洲后,被西方人称为“中国陀螺”,可见,真正的陀螺比这更早到传到了国外。

为什么把竹片蜻蜓叫作“中国陀螺”呢?原来正式提出“陀螺”这个术语的,是19世纪中叶的法国物理学家博科。在英语中,陀螺就是“回转体”的意思。陀螺是在地上转的回转体,竹蜻蜓是在空中转的回转体,所以竹蜻蜓也可以说是一种陀螺。

这样看来,凡是回转体都可以看作是陀螺。像我们玩的空竹,杂技里的转碟、耍盘子、扔帽子,飞速旋转的芭蕾舞,都是利用了陀螺原理。我们周围的世界中,到处可以看到陀螺。小到原子,大到地球,都可以看成回转的螺旋。

陀螺的起源,因年代久远,较无详细可进一步参酌的资料记载。陀螺最早出现于后魏时期的史籍,当时称为独乐。在一般的书籍或网路资料查询当中可得知,在宋朝时就有一种类似陀螺游戏的小玩艺儿,名字叫作千千,类似如今的手捻陀螺造型,它是象牙所作成,以一个直径约4寸的圆盘,中央插上一支铁针为轴心,是古代宫女为打发时间所玩的一种贵族游戏,其玩法是将一个长约3厘米的针状物体,放在象牙制的圆盘中,用手捻使其旋转,等到快停时再用衣袖拂动它,让它继续旋转,最后,比比看谁的千千转得最久,谁就是获胜者。

至于陀螺这个名词,直至明朝才正式出现,当时刘侗、于奕正合撰的《帝京景物略》一书中,就提到一首民谣:杨柳儿青,放空钟;杨柳儿活,抽陀螺;杨柳儿死,踢毽子……由此可见,在明朝时期,陀螺这个名词已正式出现于词语上,陀螺成为中国民间儿童们大众化的玩具,且从文句中也可发现,民俗童玩的玩法是具季节性的,打陀螺成为春天的一项流行活动。

而随着时间的演变,陀螺也有崭新的样式与玩法,是许多人共同的心灵记忆,更洋溢着真挚的乡土情怀,包括笔者在童年时期,陀螺都是我们那一年代最热爱的童玩游戏之一,尤其钉干乐游戏,更是大家最热衷的玩法,大伙儿们把陀螺的轴心磨成各种形状,为的就是能把对手的陀螺劈打成半,而自己的陀螺能继续旋转,才是最后的赢家。

一般常见的传统陀螺,大致是用木头、塑胶或金属制的倒圆锥形状,前端大多为铁制材料,玩者会因不同方式的玩法,将陀螺钉制作成圆柱形、斧头状或尖锐形……但经时代的演变,科技的改良,大家玩的陀螺花样百出,且玩法创意多变,已有各式各样的材质与形状出现。一般来讲,年纪较小的孩童可先从小陀螺玩起,小的陀螺玩具上面有一根突起小木棒,利用像宋朝那样的玩法用手来旋转;稍大的孩童便玩木制陀螺,木制陀螺的材质十分重要,通常是选用硬材,如樟树、番石榴树或龙眼木等。而打陀螺的绳子则要结实,且不会滑动,一般打陀螺的线是用绵绳或细麻绳最合适。钉子的种类则是针形的钉子或前端为圆柱体者,最适宜旋转,也有长菱形的剑钉旋转和劈打都可以,而三角形的斧头钉则只专用劈打别人的陀螺,自己却不太会旋转。在木陀螺方面,由于成年人的参与以及年龄层的分布较广,陀螺愈玩愈大,从数十公克到一百多公斤都有人在玩,若是再结合其它道具(例如:呼啦圈、飞盘、骑单车、溜冰……)共同演出,更是让人耳目一新。

一般人认为打陀螺都是利用木制陀螺来抛掷,即利用棉绳缠绕陀螺后,用手施力将陀螺抛出后,以陀螺钉为轴心旋转的玩具;另外,在大陆地区也有人利用鞭打陀螺的方式,使其继续旋转;而有些厂商为了推广陀螺技艺,增加学习者的学习动机,别出心裁,改用其它方式(利用斗笠、废轮胎、弹簧、摩擦原理、单头铃、齿条……),制作出许多新颖的陀螺相关童玩作品,而且甚至在陀螺身上加装电池及七彩灯炮,让陀螺旋转起来,发出绚丽多姿的彩光,以吸引打陀螺者的目光;另一方面,有的厂商为了使陀螺旋转时发出响亮的声音,将陀螺身挖成中空,陀螺侧身有一长条状小空隙,特殊之处即在这里,当陀螺旋转时就可发出蜂鸣的响声,所以陀螺经过匠工的巧思琢磨,历经时代的演变,科技的改良,已有各式各样的材质与形状出现,所以陀螺经过匠工的巧思琢磨,不只老少咸宜,也更好玩更臻完美。

检视传统的民俗技艺项目,乡土童玩的种类众多,例如打陀螺、踢毽子、跳绳、扯铃等,这些自古流传的玩具和游戏,有些被继续保存下来,有些则随着时代的演变,经过改良创新变成好玩的益智玩具。因此,从古代至今试做比较,不同年代的童玩发展虽不尽相同,但都带给孩童们欢乐的童年时光,增添许多回味无穷的童年记趣。

现实应用

陀螺以其多变的玩法,依然受到广大朋友的喜欢。陀螺已经不单单是作为玩具这么简单了,它的重要性在于:科学家根据陀螺的力学特性研发了一种科学仪器——陀螺仪,广泛运用于科研、军事技术等领域中。而且陀螺仪的种类也相当多。下面介绍几种常见的陀螺仪。

激光陀螺:是一种较为先进的陀螺仪,其原理是利用旋转时环型激光器发出的两道光束之间的频率差来测定角度、方位等。激光陀螺仪被用于舰船、飞机等的 导航和跟踪。

光纤陀螺仪:光纤陀螺是继激光陀螺后的新一代陀螺仪,其原理类似于激光陀螺仪,但与激光陀螺仪相比,光纤陀螺仪没有闭锁问题,也不用在石英块精密加工出激光,成本较低。各国都在努力研发光纤陀螺仪。

陀螺主要运用于测定角度(倾斜度),速度,方位等。根据其用处不同,陀螺仪又可分为速率陀螺和陀螺测斜仪。速率陀螺仪主要用来测量被测物体转动的速度以此推算出相应的数据,来达到测量的目的。陀螺测斜仪是用来测量钻孔斜度和方位,主要运用于矿区、油田等。

◆国语日报字典:儿童玩具,下端有尖针,绕上细绳,急甩出去,在地上旋转。

◆新辞典(三民书局):木制的儿童玩具,形状像弹头,用绳子从尖脚(可用竹、铁制成)绕向上部,再以尖脚向地抛下,快速抽拉绳子,陀螺就会直立旋转。

◆辞源(远流出版社):陀螺者,木制,如小空钟,中实而无柄,绕以鞭之绳,卓于地,急掣其鞭。一掣,陀螺则转,无声也。视其缓而鞭之,转转无复往。转之疾,正如卓立地上,顶光旋旋,影不动也。

◆《玩游戏》的注解:任何东西,只要在重心的地方,插上一根棒子,再旋转棒子,来带动整体的旋转,那就是陀螺。

◆MSNEncarta Dictionary:a toy that spins around on a rounded or pointed base, traditionally a conical wooden toy that is set spinning by pulling a string wrapped around it. Also cal

led spinning top .(译文:绕成一个圆形或在基准点转动的一种玩具,传统的圆锥形木制玩具藉由拉扯缠绕在它周围的绳子而转动。称作旋转陀螺。)

◆牛津辞典(东华书局):toy that spins and balances on a point, set in motion by hand, or by winding round it a string which is pulled away, and (in some case ) kept in motion by being whipped. [在一个点上保持平衡和旋转的玩具,可使用手转或拉扯卷绕在它周围的绳子使其转动,(在某些情况)可使用鞭打使其转动。]

◆以上各种解释,是以传统陀螺为例子所做的注解,若对现今多种多样的陀螺来说则较为狭义。陀螺在全世界许多民族都有类似的旋转玩具,但是经过现代科技的研究改良,已经开发出各种千奇百怪的形式,并赋予各式各样的功能;诸如,制作陀螺的材料已不再局限于木头、磁浮陀螺不需要接触到地面、手捻陀螺并不需要绳子、响陀螺可以发出声音来、战斗陀螺作成扁圆体等,均已超越了传统陀螺定义的范畴。因此认为陀螺广义的解释宜定义为:任何物体只要能以其重心为支点,受力后能保持稳定的自身旋转状态,则可称之为陀螺。

陀螺原理

陀螺在旋转的时候,不但围绕本身的轴线转动,而且还围绕一个垂直轴作锥形运动。也就是说,陀螺一面围绕本身的轴线作“自转”,一面围绕垂直轴作“进动”。也即陀螺并非垂直立于地面之上,而是对地面法线有一定的偏离,向地面有一些倾斜。所以重力对陀螺的力矩不为零,而陀螺的进动角动量可以平衡重力矩的作用,所以陀螺在旋转时不会倒向地面。陀螺围绕自身轴线作“自转”的快慢,决定着陀螺摆动角的大小。转得越慢,摆动角越大,稳定性越差;转得越快,摆动角越小,因而稳定性也就越好。而且陀螺的外形也对陀螺的进动有影响。这和人们骑自行车的道理差不多,其中不同的是,一个是作直线运动,一个是作圆锥形的曲线运动。