Miksi hyrrä ei kaadu? Pyörimisen mysteeri gyroskoopin avulla (gyroskooppinen efekti ja prekessio)
Olen tiedekouluttaja Ken Kuwako. Joka päivä on kokeilupäivä!
Lapsena jokainen meistä on varmasti joskus ihmetellyt tätä ilmiötä. Tällä kertaa haluan selvittää näkymättömän pyörimisvoiman salaisuutta gyropyörän avulla. Kun ilmiön pääsee kokemaan itse omalla kehollaan, yllätys on aivan toista luokkaa kuin pelkästään siitä lukemalla tai ajattelemalla.
Itse tehdystä kokeesta vihdoin oikeaan tuotteeseen
Aiemmin rakensin kokeisiin itse laitteita purkamalla lasten polkupyörän pyörän osiin. Tällä kertaa hankin kuitenkin Narikan valmistaman gyropyörän. Kun pääsin kokeilemaan sitä, huomasin heti, että valmis tuote pyörii aivan eri tavalla. Kitkaa on vähän ja akseli pysyy lähes täysin vakaana, joten seuraavaksi esiteltävät ilmiöt on paljon helpompi havaita selkeästi.
C15-2634 回転台(ｼﾞｬｲﾛﾎｲｰﾙ)C15-2634 回転台(ｼﾞｬｲﾛﾎｲｰﾙ)
Pyörivä kappale pyrkii säilyttämään suuntansa (hyrrävaikutus)
Tällä pyörällä halusin tutkia ilmiötä, jota kutsutaan hyrrävaikutukseksi. Se tarkoittaa sitä, että pyörivä kappale pyrkii säilyttämään pyörimisakselinsa suunnan mahdollisimman muuttumattomana. Katso seuraava video.
Kun olet pyörittänyt pyörää vauhdikkaasti narun avulla, sido naru vain toiseen akselin päähän ja anna pyörän roikkua sen varassa. Tavallisesti voisi ajatella, että vain toisesta päästä tuettu pyörä kallistuisi nopeasti painovoiman vaikutuksesta ja putoaisi alas. Mutta näin ei käy! Pyörä jatkaa pyörimistään pysyen vaakasuorassa.
Jos pyörää ei pyöritetä, se kaatuu…
Mutta kun pyörää pyöritetään, se ei kaadu, vaikka kädestä päästetään irti.
Tämä on sama periaate, jonka ansiosta polkupyörä pysyy helpommin pystyssä liikkuessaan. Pyörivä rengas pyrkii säilyttämään pyörimisakselinsa suunnan, ja juuri tämän ominaisuuden ansiosta pystymme pitämään itsemme tasapainossa polkupyörällä.
Se ei vain pysy pystyssä – se alkaa myös hitaasti kiertää: prekessio
Vielä kiinnostavampaa on se, ettei pyörä vain pysy paikallaan kaatumatta. Se alkaa hitaasti kiertää narun ympäri. Tätä liikettä kutsutaan prekessioksi.
Sana prekessio saattaa kuulostaa vaikealta, mutta oikeastaan kyse on ilmiöstä, jonka tunnemme hyvin hyrräleikeistä. Kun hyrrä pyörii ja sen akseli alkaa samalla hitaasti kiertää ympyrää, kyseessä on juuri prekessio.
Myös maapallolla esiintyy prekessiota. Maan pyörimisakseli tekee hyvin hitaasti kartiomaista liikettä noin 26 000 vuoden ajanjaksolla. Nykyään Pohjantähtenä tunnettu Pienen karhun tähdistön tähti ei siis säilytä asemaansa ikuisesti. Noin 10 000 vuoden kuluttua ”Pohjantähden paikka” kuuluu jo toiselle tähdelle.
Prekession tunteminen omassa kehossa
Lopuksi kokeilin vielä jotain erityisen hauskaa: gyropyörän käyttämistä samalla, kun seisotaan pyörivällä alustalla. Pyörä pyöritetään jälleen vauhdikkaasti, minkä jälkeen noustaan pyörivälle alustalle ja kallistetaan pyörää.
Katso seuraava video.
Tällä kertaa käykin niin, että oma kehosi alkaa pyöriä alustalla!
Kun gyropyörää kallistetaan, koko keho alkaa pyöriä aivan kuin jokin näkymätön voima työntäisi sitä. Tämä on hieno osoitus siitä, että taustalla toimii fysiikan perustavanlaatuinen liikemäärämomentin säilymislaki. Kun gyropyörän pyörimisakselia kallistetaan, sen pyörimisliike muuttuu. Jotta koko järjestelmän liikemäärämomentti säilyisi, järjestelmä – tässä tapauksessa pyörivä alusta ja oma kehomme – alkaa pyöriä vastakkaiseen suuntaan.
Ilmiötä on helpompi hahmottaa kaksiulotteisesti: keho alkaa pyöriä siten, että vaakatasossa oleva liikemäärämomentti säilyy.
Itse asiassa tätä samaa periaatetta hyödynnetään monissa tutuissa asioissa. Taitoluistelija saa esimerkiksi pyörimisensä nopeutumaan vetämällä käsivarret lähemmäs vartaloaan. Myös satelliittien ja rakettien asennonhallinta avaruudessa perustuu samoihin fysiikan lakeihin. Kun astronautti kiertää tai vääntää kehoaan painottomassa avaruudessa, hän alkaa samalla luonnostaan pyöriä – jälleen liikemäärämomentin säilymisen vuoksi. Kun ajattelee, että silmien edessä pyörivän pienen gyropyörän liike liittyy aina avaruustekniikkaan asti, eikö koko kokeilu näytäkin yhtäkkiä aivan erilaiselta?
Yhteydenotot ja työpyynnöt
Tuodaan tieteen ihmeet ja hauskuus lähemmäs arkea! Olen koonnut helposti ymmärrettävään muotoon hauskoja kotona tehtäviä tiedekokeita ja vinkkejä niiden toteuttamiseen. Kokeile etsiä sivustolta erilaisia aiheita!
・「科学のネタ帳」-sivuston sisältöä on koottu myös kirjaksi. Lisätietoja täältä
・Tietoa sivuston ylläpitäjästä Ken Kuwakosta täällä
・Erilaiset työpyynnöt (kirjoittaminen, luennot, tiedekurssit, TV-ohjelmien tieteellinen valvonta ja esiintyminen jne.) täällä
・Uusimmat artikkelit ja päivitykset X:ssä!
科学のネタチャンネル -kanavalla julkaistaan videoita erilaisista tiedekokeista!
９月のイチオシ実験！
お弁当箱をプラバンがわりにしてキーホルダーを作ろう！
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- ８月２７日（木）科学監修番組放送予定
- ９月２０日（日）ダビンチマスターズ出演予定
- １０月１０日（土）11:15~12:00 千葉市科学フェスタ2026「桑子先生の回転科学ショー」にてサイエンスショーを行います。
- 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
- 『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。
『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。
