Miksi keho pyörii vastakkaiseen suuntaan? Pyörivän tuolin kokeella fysiikan mysteerin jäljillä (liikemäärämomentin säilymislaki)
Olen tiedekouluttaja Ken Kuwako. Joka päivä on kokeilupäivä.
Outo fysiikan ilmiö, jonka voit kokea vain istumalla pyörivällä tuolilla
Jos kotonasi on juuri nyt pyörivä tuoli, nouse hetkeksi ylös ja kokeile tätä. Seiso tuolin päällä ja pyöräytä molempia käsiäsi suurella liikkeellä kuvan punaisten nuolten suuntaan eli vastapäivään. Mitä luulet tapahtuvan kehollesi? Useimmat vastaavat: ”Kehokin alkaa pyöriä.”
Mutta tässä tulee kysymys: pyöriikö kehosi vastapäivään vai myötäpäivään?
Kehon liike yllättää ennakko-odotukset
Kun kokeilet tätä käytännössä, tapahtuu jotain yllättävää: kehosi alkaa pyöriä käsiisi nähden vastakkaiseen suuntaan eli vastapäivään.
https://youtu.be/\_TBMMb6YMUc
Vaikka liikutat käsiäsi myötäpäivään, kehosi pyörii vastakkaiseen suuntaan. Tämä yllättävä tulos saa monen varmasti spontaanisti ihmettelemään: ”Häh?”
Sama ilmiö toimii myös pyörivällä tuolilla!
Tämä ilmiö muistuttaa hyvin paljon sitä, mitä tapahtuu, kun heität pallon veneessä: vene liikkuu vastakkaiseen suuntaan kuin mihin pallo heitetään. Kyseessä on siis pohjimmiltaan samaan joukkoon kuuluva ilmiö kuin Newtonin kolmas laki eli voiman ja vastavoiman laki.
Tehdään seuraavaksi pieni arvoitus. Kun seisot pyörivällä alustalla ja kallistat hyrräpyörää kuvan mukaisesti pystyasennosta vaaka-asentoon, mihin suuntaan kehosi alkaa pyöriä? Mietipä tätäkin kulmaliikemäärän avulla.
Vastaus löytyy tästä.
Kun kokeilet itse, huomaat, että mitä enemmän kallistat hyrräpyörää, sitä enemmän kehosi pyörii vastakkaiseen suuntaan kuin hyrräpyörä.
Tämänkin voi selittää kulmaliikemäärän säilymisen lailla. Aluksi vaakasuunnassa ei ole pyörimistä, mutta kun kallistat hyrräpyörää, syntyy punaisen nuolen suuntainen pyörimisliike. Keho alkaa pyöriä suuntaan, joka kumoaa tämän pyörimisliikkeen.
Kulmamomentin säilymislaki on avain ilmiön ymmärtämiseen
Tämän erikoisen ilmiön selittää kulmaliikemäärän säilymislaki. Kun seisot pyörivällä tuolilla, koko kehosi kulmaliikemäärä on aluksi nolla. Toisin sanoen mikään osa kehostasi ei pyöri.
Mutta kun pyörität käsiäsi voimakkaasti myötäpäivään, käsien liike synnyttää uutta myötäpäiväistä kulmaliikemäärää. Jos kehoon ei kohdistu ulkopuolelta voimaa tai vääntömomenttia, koko järjestelmän kulmaliikemäärän summa ei kuitenkaan muutu. Sen on pysyttävä nollana. Tätä kutsutaan kulmaliikemäärän säilymislaiksi.
Mitä keho sitten tekee? Se alkaa tuottaa vastakkaiseen suuntaan eli vastapäivään suuntautuvaa kulmaliikemäärää, joka juuri kumoaa käsien synnyttämän myötäpäiväisen kulmaliikemäärän. Tämän seurauksena vartalo pyörähtää vastapäivään.
On aivan kuin keho reagoisi automaattisesti: ”Tämä pitää tasapainottaa!” Fysiikassa tällaiset yllättävät ja samalla yksinkertaiset mekanismit ovat todella kiehtovia.
Kokeile tätä ihmeessä kotona pyörivällä tuolilla tai pyörivällä alustalla. Kun muutat käsien liikettä ja nopeutta, myös kehon pyörimisliike muuttuu. Yksinkertaisesta kokeesta voi löytyä yllättävän paljon tutkittavaa!
Kun ilmiö laajennetaan kolmeen ulottuvuuteen, päästään hyrrävaikutukseen
Edellä esitelty ilmiö on tavallaan kaksiulotteinen kulmaliikemäärän säilymisen koe. Kun sama ajatus laajennetaan kolmiulotteiseen maailmaan, päädymme kuuluisaan hyrrävaikutukseen ja prekessioon.
Prekessiolla tarkoitetaan tuttua liikettä, jossa pyörivän hyrrän akseli näyttää huojuvan hitaasti ympyrän muotoista rataa samalla, kun hyrrä on ikään kuin kaatumaisillaan.
Ilmiö syntyy siitä, että pyörivän kappaleen kulmaliikemäärä ja ulkopuolelta vaikuttava voima, useimmiten painovoima, vaikuttavat toisiinsa. Myös Maan pyörimisakselin erittäin hidas suunnan muuttuminen perustuu itse asiassa samaan periaatteeseen.
Kun pidät hyrräpyörää kädessäsi pyörivän tuolin päällä ja liikutat sitä pyörivän alustan ympärillä, voit tuntea käsissäsi ja kehossasi välittyvät erikoiset voimat. Näin prekession toimintaperiaatteen voi todella kokea oman kehon kautta.
Tässä näet, mitä tapahtuu, kun hyrräpyörä ripustetaan narusta. Painovoima pyrkii kaatamaan hyrrän, mutta sen seurauksena syntyvä prekessioliike saa aikaan pyörimistä aivan toiseen suuntaan. Juuri tämä tekee ilmiöstä niin kiinnostavan.
Pyörivällä tuolilla tehdystä yksinkertaisesta kokeesta aina avaruuden mittakaavan liikelakeihin asti fysiikka yhdistää näennäisesti aivan erilaiset ilmiöt yhden ja saman periaatteen avulla. Toivottavasti pääset itse kokemaan, kuinka kiehtovaa fysiikka voi olla!
Yhteydenotot ja yhteistyöpyynnöt
Tutustutaan tieteen ihmeisiin ja hauskuuteen entistä läheisemmin! Olen koonnut sivustolle helposti ymmärrettäviä ja hauskoja tiedekokeita, joita voi tehdä kotona, sekä vinkkejä niiden toteuttamiseen. Tutustu sivustoon ja kokeile erilaisia hakuja!
・Science Notebook -sivuston sisältöä on koottu myös kirjaksi. Lisätietoja löydät täältä
・Tietoa sivuston ylläpitäjästä Ken Kuwakosta löydät täältä
・Erilaiset yhteistyö- ja toimeksiantopyynnöt (kirjoittaminen, luennot, tiedetyöpajat, TV-ohjelmien tieteellinen valvonta ja esiintyminen jne.) löydät täältä
・Uusimmat artikkelit ja päivitykset löydät X:stä!
Science Notebook -kanavalla julkaisen tiedekokeisiin liittyviä videoita!
９月のイチオシ実験！
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- ９月25日（金）21:00〜 かまいたちの瞬間回答！にて、科学監修を行いました。
- 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。
