陀螺在旋轉的時候，不但圍繞本身的軸線轉動，而且還圍繞一個垂直軸作錐形運動。也就是說，陀螺一面圍繞本身的軸線作“自轉”，一面圍繞垂直軸作“公轉”。陀螺圍繞自身軸線作“自轉”運動速度的快慢，決定著陀螺擺動角的大小。轉得越慢，擺動角越大，穩定性越差；轉得越快，擺動角越小，因而穩定性也就越好。這和人們騎腳踏車的道理差不多。其中不同的是，一個是作直線運動，一個是作圓錐形的曲線運動。陀螺高速自轉時，在重力偶作用下，不沿力偶方向翻倒，而繞道支點的垂直軸作圓錐運動的現象，就是陀螺原理。

導航系統初始座標需要精確輸入，可以透過GPS獲得。陀螺儀可以輸出車體的俯仰，橫滾角，航向角等姿態角；加速度計輸出車體在某個方向上的線加速度。有了角速度和線速度，在初始座標的基礎上進行積分，就可以求出位置座標。但誤差會隨著時間累積，因此一般慣導會和憨穿封費莩渡鳳殺脯輯GPS或里程計組合進行導航。車載慣導主要也是分兩種，一是平臺式，而是捷聯式。陀螺儀主要是利用其定軸性與進動性使平臺座標系或是數學平臺穩定於某個空間，利用加速度計測量載體加速度，從而積分得到速度與位移，有初始位置進行推算從而進行定位功能。具有自主性，隱蔽性，不依靠外界資訊。

陀螺儀不倒的原因在於陀螺在旋轉，它有一個角動量。因此，我們得到第一個結論：

1。如果陀螺停止旋轉，則陀螺會倒。

那麼，一個不旋轉的陀螺為什麼會倒下呢？原因在於：

2。重力的作用使得靜止陀螺倒下。

有了以上兩個基礎知識，我們就可以來仔細說一下了，如果讀者中有人學習過大學物理系的《理論力學》或者《分析力學》，那麼，這個問題就很簡單了。

一個旋轉的陀螺有一個角動量，這個角動量是一個向量，如果陀螺倒下，這個角動量向量的方向就發生了變化。而需要改變這個角動量，需要一個力矩。我們從基本的量綱分析就可以看出來，角動量對時間的導數等於力矩。

因此，我們要來看一下，重力的力矩對螺旋旋轉的角動量是怎麼影響的。

透過簡單的數學分析就可以看出，重力的力矩能改變螺旋旋轉的角動量的方向，使得整個陀螺發生進動。所以，我們看到陀螺都是一邊自轉一邊進動的。這就是重力在起作用了，只不過重力不能做功。

我們通常說的角動量守恆定律是說在沒有外力矩的情況下，角動量對時間的導數等於零。而現在在陀螺這個情況下，角動量不守恆，因為存在重力力矩，所以，角動量對時間的導數等於重力力矩。這個只要你學一點數學就是能夠明白的。但重力力矩不能讓陀螺側翻，只能改變角動量的方向。

陀螺儀的應用則是非常廣泛的，在飛機與潛艇中，陀螺儀可以用來導航。陀螺儀也可以被用來測量角度與經緯度，其應用是相當廣泛的。

陀螺的本質是一個剛體，一般剛體的運動規律可以參考尤拉的剛體運動方程，可以參考的名著是阿諾德的《理論力學的數學方法》一書——這本書是用微分幾何與拓撲學來分析剛體運動規律的，對陀螺的描述也非常深邃。

這個問題我從小也問過自己，為何把陀螺扔在地上它會倒下，但讓它旋轉起來，它就能夠站立呢？後來我試著去推快速旋轉的陀螺，發現似乎它有股“勁兒”，來阻止我將其推倒。後來隨著學習物理知識的深入，我才知道那股所謂的“勁兒”叫做“角動量”。

要理解什麼是角動量，首先來回顧一下什麼是動量。物理學上，動量是一個與物體的質量和速度相關的物理量，它表示這個物體在它運動方向上保持運動的“趨勢”。一個物體在空間中運動時，由於慣性的存在，它會保持運動的速度與方向不變，若要將其運動的方向和速度改變，則要施加力的作用。

同樣，角動量是描述物體轉動狀態的物理量，這個量與物體的旋轉速度和質量分佈有關係。如果沒有外力施加作用，角動量本身是守恆的，這意味著旋轉物體會保持該旋轉速度和方向不變。這就是陀螺旋轉時能夠保持不倒的原因。但現實中畢竟是有外力作用的，摩擦力會使陀螺轉速變慢，重力也會使陀螺旋轉時出現晃動的現象，最終倒下。

角動量守恆這個性質在很多場合非常有用。例如，若是將你關在一個黑箱內，黑箱本身在外力作用下運動，不斷改變方向，你該如何準確判斷黑箱的運動方向呢？答案就是陀螺儀。首先將陀螺儀高速旋轉，標記此時的方向。放入黑箱後，黑箱旋轉時，陀螺儀的方向保持不變，因此以陀螺儀為基準，就可以測量出黑箱此刻的方向。

而這個所謂的“黑箱”，可以是任何需要判定旋轉方向的物體，如小到手機，大到火箭與導彈等。