在物理學中，很多複雜的運動都可以分解為這平動和轉動的組合。相對來說，平動比較容易理解，我們今天就利用生活中常見的轉動現象，給大家介紹一下轉動中的物理規律。不用擔心看不懂，接下來沒有任何公式。
說到轉動，大家都能張口就來，比如滾筒洗衣機、旋轉的鏈球、陀螺、行星的自轉和公轉。旋轉不僅僅有趣，而且非常有用。不要小看一杯旋轉的茶水，人類利用茶水旋轉的原理可以做很多事情。小到洗衣機脫水、大到火箭發射、地球的四季更迭、未來甚至有可能幫助我們解決能源問題。
一、茶杯中的漩渦
如果您跟我一樣喜歡用玻璃杯喝茶，一定會注意到，滿杯的時候，還可以再添加一點，杯口的茶湯會在表面張力的作用下，形成一個向下彎曲的表面，高出杯口。如果不是滿杯，除了邊緣處，整個茶湯的表面就是一個光滑的平面。
但凡事都有例外，如果我們用一個勺子，沿著順時針或者是逆時針攪動茶湯，茶湯就會在茶杯中旋轉，並形成一個向下凹進去的液面。液面的最高點是茶水與杯壁的交界處。
這是因為，用勺子攪動的過程是在將茶水向外推擠，由於茶水距離杯壁很近，被束縛在一個小空間裡，所以它只能向上爬。在寬闊水中形成的漩渦周圍，就不會出現水面升高現象。如果沒有杯壁的束縛，茶水就會沿著勺子推動的方向直線前進。
二、傾斜的彎道與高速通過的車輛
讓一個小球在光滑水平面上旋轉應該是最簡單的物理實驗了，大致有四種方法來實現：1、在水平面上設置一個圓周軌道；2、用一根細繩拉住小球；3、將小球用細繩懸掛起來；4、用一個圓形的凹面的內表面。
上面四種實驗方法都在提醒著我們一個事實，做圓周運動的物體需要一個指向圓心的力來迫使它不斷改變方向，如果失去了這個力，物體就停止旋轉，變成直線運動。因此想讓物體旋轉，就必須要提供這樣一個力。物體的運動速度越快，需要的力就越大。
這個現象在生活中有很多的應用，比如在公路、鐵路的彎道都會設置一定的傾斜角度。當車輛高速駛入彎道時，與茶杯中的茶水一樣，它要保持著直線運動，而路面是彎曲的，彎曲的路面為車輛提供了垂直於彎道的支持力。
這個力與重力所形成的合力指向彎道的圓心，使得車輛即使是高速通過彎道，也可以不完全依賴輪胎與地面的摩擦力，從而增加了彎道通過的安全性。
如果允許車輛以更高的速度通過彎道，那麼彎道設計的傾斜角度就要更大，速度越快，需要的向心力就越大。傾斜角度越大，能提供的向心力也就越大，所以不用擔心會被平坦的路面給甩出去。甚至如果你的速度足夠塊，你能把車開到幾乎與地面垂直的牆上去。飛車雜技就是利用這個原理。
三、印度拋餅與地球自轉
印度拋餅是非常常見的一種食品，製作這種麵食甚至是需要很高的技藝，將面和好，做成小麵皮，然後用類似東北二人轉的手法旋轉著向上拋，當麵皮出手之後，如果忽略空氣阻力，那麼就只剩下地球的引力作用了。
高速旋轉的麵皮內部成分之間存在著相互拉扯的力量。由於麵皮內部的拉力不能滿足旋轉索需要的向心力，麵皮會因為旋轉被向外拉扯，這跟茶杯裡旋轉的水的情況是一樣的，由於沒有杯壁的限制，即麵團內部的拉扯力量不足以抗衡麵團向外運動的慣性力，所以麵皮會隨著旋轉被拉大。
所有旋轉的物體，其內部都會產生這樣的拉扯的力量。記得有一年春晚，黃宏有一句臺詞「小錘40，大錘80」，如果我們同樣掄動錘子，就會感受到這種拉扯的力量，相同的轉速的情況下，抓緊大錘要更吃力。而且這種力量，還會隨著錘柄的長度增加而增加。
由於固體不會發生形變，所以我們看不到這種力的作用，但是柔軟的麵團內部的拉扯力量不足以抗衡旋轉產生的慣性力，於是我們看到麵團被旋轉力拉扯成了薄麵餅。地球自轉與旋轉的麵餅一樣，內部同樣存在著這種拉扯的力量。
地球自轉與拋餅不同的是，地球的質量很大，它的引力還算強大，所以，它沒有像麵團一樣變得扁平，還保持著接近球形。但也正是因為旋轉，地球也會被這個力拉扯得發生一點點的形變，這導致了地球的赤道部位要略微隆起一些，兩極略短。
如果你站在赤道上，那麼你距離地心的距離要比北極距離地心的距離遠21公裡。正是由於地球自轉造成了如今地球的形狀，也導致了儘管海拔8848米的珠穆朗瑪峰是地球上的第一高峰，但它的峰頂並不是地球表面上距離地心最遠的地方。
事實上，距離地心最遠的那個點位於赤道上——海拔只有6268米的欽博拉索山的山巔。如果你站在那裡，那麼你距離地心的距離要比珠穆朗瑪峰的峰頂與地心的距離多出2公裡。
四、沒羽箭和人造衛星
少時讀《水滸》，好奇過其中的十八般兵器，對沒羽箭張清尤感興趣，飛石擊人，百發百中。後來收藏民國「煙盒畫片」一百單八將，張清這一枚畫的是他騎在馬上，一手提槍，一手掌握「沒羽箭」欲待發射，正點出人物精神。那美其名曰「沒羽箭」的石頭果真厲害！
沒羽箭是一種用繩索或者是皮帶把石球束起來製成的複合武器，一些原始部落已經會製造這樣的狩獵工具。它的使用原理是這樣的：起初，你通過繩索賦予石頭一個向心力，讓石頭轉動起來；然後突然釋放，向心力消失，石頭無法繼續旋轉，所以它會沿著直線向外飛出。
就在此刻，我和你都在跟著地球一起自轉，每隔24小時，我們會繞地球的自轉軸轉一圈，由於地球實在是太大了，所以我們對這種旋轉運動沒有任何感覺。
在赤道上，地球自轉的橫向速度（線速度）大約是1670公裡每小時。我的位置在遼寧鞍山，橫向速度大約是1200公裡每小時。但我們為什麼沒有被甩出去？這是因為地球的吸引力足夠強大。
事實上，非但在地面上你不會被甩出去，即使是在地球衛星軌道上，地球的引力也不會讓你甩出去。而火箭在發射時，還可以藉助地球自轉獲得更高的速度。
我國文昌衛星發射中心位於海南省海南文昌市龍樓鎮星光村的一片西瓜地，緯度約為19°30」，毗鄰大海，在這裡建設發射場，可利用距離地球自轉軸遠優勢，獲得更高的初始速度，提高地球同步軌道衛星運載能力，延長衛星使用壽命，效費比高。
而早期，我國內陸的發射場地，與文昌發射中心相比，距離地球自轉軸更近，即使用相同推力的火箭，運載能力也要更低。
如果你以為，利用地球自轉在低緯度建立發射場是利用旋轉來提高火箭的發射能力的唯一辦法，那麼你就真的太out了。現在科學家們正在研究如何用「沒羽箭」的原理來發射火箭，並且已經通過了測試。
2018年，美國初創航天發射企業旋轉發射公司（Spinlaunch）公布了利用旋轉加速技術進行航天發射的方案。整個方案不採用火箭，而是將發射載體（小型火箭上面級）裝在一個真空管中，核心動力是一個大型離心機（發射裝置），如圖下所示。
管子高速旋轉後將發射載體拋出，發射速度達到3倍音速。利用慣性達到60千米的高度，然後發動機點火工作，將載荷送入軌道。這個系統的近地軌道運載能力約為100kg，每天能夠進行5次發射，能夠實現低成本快速響應進入空間。
這個看上去很科幻的系統，其實跟「沒羽箭」張清利用皮繩拋石頭的原理是一樣的。只不過「繩子」更長，轉速更快，拋射得更遠。
五、地球的轉動為什麼不會停止——角動量守恆定律。
行星的公轉是一種慣性運動，地球自然也不例外。地球之所以沒有落入太陽，是因為太陽也在彎曲，雖然地球在一段時間內，向太陽下落了一段距離，但是地球在軌道上也移動了一段距離。這段距離正好契合太陽表面的弧度。
因此，我們可以說，地球實際上是一直在落向太陽，而太陽也一直在彎曲，二者最終達到軌道飛行的美妙平衡。是一定的軌道速度把地球留在了太陽表面的天空中，由於地球在自己的軌道上，沒有任何阻力，所以地球完全可以永不停歇地圍繞著太陽轉圈，不斷下落，但永不墜落。
同樣的道理可以解釋為什麼地球自轉永不停歇。這也是因為地球在自轉的時候，地球上的任何一點所需要的向心力都由地球自身的引力提供，同時組成地球的物質提供的支撐力阻止了地球表面物質向地心塌陷。
這個規律在物理學上叫做角動量守恆定律，是物理學的普遍定律之一。例如一個在有心力場中運動的質點，始終受到一個通過力心的有心力作用，因有心力對力心的力矩為零，所以根據角動量定理，該質點對力心的角動量守恆。因此，質點軌跡是平面曲線，且質點對力心的矢徑在相等的時間內掃過相等的面積。如果把太陽看成力心，行星看成質點，則上述結論就是克卜勒行星運動第二定律。
六、利用轉動為未來能源問題提供解決方案
飛輪儲能技術作為未來大規模儲能的應用方式之一進入國人的視野還是最近兩年的事。目前，我國的飛輪儲能技術還停留在實驗室研究階段，與國外技術水平差距在10年以上。」
所謂飛輪儲能，是利用高速旋轉的飛輪或者是滾筒將能量以轉動動能的形式儲存起來。需要能量時，飛輪減速運行，將存儲的能量釋放出來。我們小時候玩過的回力玩具汽車就是飛輪儲能的簡單應用。
不過，現在對飛輪儲能的要求是將其應用於更大規模的儲能。飛輪儲能的技術優勢是技術成熟度高、高功率密度、長壽命、環境特性友好。目前，國外產品經過不斷地更新和提高性能，壽命已經達到15年、10萬次以上。而化學電池一般只有幾千次充放電的壽命，往往幾年就需要更換。
飛輪儲能的原理與地球公轉和自轉的原理一樣，都遵循角動量守恆定律。旋轉的茶水、拋石器、傾斜彎道上的汽車、衛星運行都遵循同樣的物理定律，不過，現代的科技最終將會將簡單的原理轉化為實用的解決方案，在未來，我們將會看到飛輪儲能技術日漸普及。
結束語
通過前面的例子，我希望大家對於轉動的物理規律能夠有一定的了解。之所以說物體發生了轉動，是因為我們看到物體走過的軌跡是圓周或者是一段圓弧；由於我們看不到力的作用，但是通過實驗和觀察可以總結出，物體能夠做旋轉運動，是因為有一個指向圓心的力使得物體的運動方向發生了改變。
而對於旋轉的應用來說，我們其實是在利用旋轉中物體的向心力和慣性力的合力變化，來實現我們要完成的任務。
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