Miksi pyörivä kiekko ei kaadu? Koe gyroskooppi-ilmiö käsispinnerillä ja CD-levyllä

Täällä kirjoittaa tiedevalmentaja Ken Kuwako. Jokainen päivä on uusi koe.

Löysin Daisosta söpön keltaisen fidget spinnerin. Varsinainen spinneri on kuitenkin ostettu sadan jenin Seria-myymälästä. Vaikka kyseessä on edullinen lelu, se pyörii yllättävän hyvin.

Mutta tämä ei ole pelkkä lelu, jota pyöritellään huvikseen. Kun sen liimaa CD-levyn keskelle tavallisella liimalla, siitä syntyy hetkessä kokeellinen väline, jolla voi itse kokea yhden fysiikan kiehtovimmista ilmiöistä.

Etupuoli näyttää tältä.

Takapuoli näyttää tältä.

Törmäsin tähän ideaan NGK Science Site -sivustolla ja päätin rakentaa laitteen itse. Lopputulos oli paljon hauskempi kuin osasin odottaa, joten haluan jakaa sen myös teille. Tämän kokeen aiheena on gyroskooppinen ilmiö – sama syy, jonka ansiosta hyrrä tai polkupyörän rengas pysyy pystyssä kaatumatta.

Pyörimätön CD kaatuu saman tien

Aloitetaan aivan perusteista. Yritä asettaa CD pystyyn pöydälle niin, ettei spinneri pyöri lainkaan. Lopputulos on juuri sellainen kuin odottaisi: levy kaatuu välittömästi. Näin huomaa hyvin, kuinka epävakaa pystyasennossa oleva ohut levy todellisuudessa on.

Kun spinneri pyörii, tapahtuu jotain yllättävää

Nyt alkaa varsinainen koe. Pyöräytä keskellä oleva fidget spinneri vauhtiin ja aseta CD jälleen pystyyn. Tällä kertaa lopputulos on aivan toisenlainen. Katso video.

CD ei kaadukaan. Se asetettiin täsmälleen samaan paikkaan kuin äsken, mutta lopputulos muuttui täysin.

Ja yllätys ei lopu siihen. Levy jopa kääntyy sulavasti ympäri ja palaa takaisin. Liike näyttää melkein siltä kuin sillä olisi oma tahto.

Miksi se ei kaadu? Vastaus löytyy gyroskooppisesta ilmiöstä

Tämän oudon käyttäytymisen taustalla on ilmiö, jota kutsutaan gyroskooppiseksi vaikutukseksi. Pyörivällä kappaleella on luonnollinen taipumus säilyttää pyörimisakselinsa suunta mahdollisimman muuttumattomana. Tämä perustuu fysiikan tärkeään peruslakiin, kulmaliikemäärän säilymiseen.

Kun CD ei pyöri, se on vain ohut levy, joka menettää helposti tasapainonsa. Pienikin kallistus riittää, ja painovoima kaataa sen. Heti kun levy alkaa pyöriä suurella nopeudella, se vastustaa pyörimisakselinsa suunnan muuttumista. Tästä syystä polkupyörällä on helpompi pysyä pystyssä vauhdissa, ja samasta syystä hyrrä pyörii pitkään kaatumatta. Pyörivä kappale käyttäytyy aivan eri tavalla kuin paikallaan oleva.

Entä miksi se kääntyy takaisin? Kyse on prekessiosta

Vielä kiinnostavampaa on se, ettei levy ainoastaan pysy pystyssä, vaan myös kääntyy takaisin. Tätä liikettä kutsutaan prekessioksi. Kun pyörivään kappaleeseen kohdistuu ulkoinen voima – tässä tapauksessa painovoima – sen pyörimisakseli ei kaadu suoraan, vaan alkaa hitaasti kiertää ympyrää. Sama ilmiö näkyy myös hyrrässä juuri ennen kuin se pysähtyy: akseli alkaa huojuen kiertää ympäri.

Täsmälleen sama periaate saa myös bumerangin palaamaan

Ehkä mieleesi tuli jo jokin tuttu esine. Aivan oikein – bumerangi. Tämä yksinkertainen koe havainnollistaa erinomaisesti, miksi bumerangi palaa takaisin heittäjälleen.

手作りブーメランで実験！なぜ戻ってくるの？回転の科学（揚力・ジャイロ効果・歳差運動）

Kun bumerangi lähtee kädestä, se alkaa pyöriä nopeasti. Gyroskooppinen vaikutus pitää sen akselin vakaana, ja prekession ansiosta lentosuunta muuttuu vähitellen. Lopulta bumerangi kaartaa takaisin heittäjän luo. Todellisessa bumerangissa mukana ovat myös siipien synnyttämä noste, monimutkaisemmat prekessiovaikutukset sekä kolmiulotteinen liike, joten tämä CD-koe ei jäljittele sitä täydellisesti. Silti se havainnollistaa erittäin selkeästi kaikkein tärkeimmän ajatuksen: miksi pyörivä kappale voi muuttaa rataansa ja palata takaisin.

Muutaman sadan jenin tarvikkeilla voi tutustua samaan pyörimisen fysiikkaan, joka selittää hyrrien, polkupyörien, bumerangien ja jopa satelliittien asennonhallinnan toimintaa. On hämmästyttävää, kuinka syvällistä tiedettä voi piillä aivan arkisissa esineissä. Kokeile tätä itse, jos sinulla on fidget spinneri – yllätyt varmasti.

Yhteydenotot ja yhteistyö

Haluatko tuoda tieteen ihmeet lähemmäs arkea? Sivustolta löydät runsaasti hauskoja kotona tehtäviä tiedekokeita sekä selkeitä vinkkejä niiden toteuttamiseen. Käy tutkimassa lisää!

・Tiedeblogin sisällöstä on julkaistu myös kirja. Lisätietoja täältä
・Lisätietoja blogin ylläpitäjästä Ken Kuwakosta täältä
・Kirjoitus-, luento-, tiedetyöpaja-, TV-asiantuntija- ja muut yhteistyöpyynnöt täältä ・Uusimmat artikkelit löytyvät myös X:stä!

Science Notes -YouTube-kanavalla julkaistaan säännöllisesti kokeisiin liittyviä videoita!

NEW　分解問題集　理科

• ７月２１日発売！『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。

７・８月のイチオシ実験！

夏でプシュッと爽やか実験！

小型で持ち帰れるよ！ペットボトルロケットを作ろう！

テレビ番組監修・イベント等のお知らせ

• ７月３０日（水）科学監修「TIF presents ONE SONG FES」（フジテレビ） 26:15~27:15
• 12月26日（土）　ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催

書籍のお知らせ

• 『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
• 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）…　高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。

各種SNS（更新情報をお届け！）

【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook　【英語】BlueSky／Threads

Explore

• 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
• 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
• Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
• 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
• 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
• About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
• お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。