本稿では、どうしてヨーヨーはかたむきにくいのかを自分なりの仮説を入れながら説明していきます。

「コマ」と「ヨーヨー」(Fig.1) の２つは、ジャイロ効果によって安定しているおもちゃという点では同じですが、やはり比べると違いはあります。まず、コマはよく傾きます。ジャイロ効果があっても、重力と言う外力に常に影響されているので、さらによく傾きます (Fig.2) 。

しかし、ヨーヨーは傾きにくいといえます。回転方向が垂直だから、重力の影響を受けにくいというのも事実ですが、もうすこし別の理由も考えられます。それはボディが２つあるということです (Fig.3) 。２つのボディが同じ回転をしてることが、安定のひとつの原因ではないかと考えることができます。

本来、力学の世界では、物理的につながっているものが同じ動きをしていれば、剛体としてひとつの重心で運動エネルギーを持つものとみなされます (Fig.4)。

２つの重心を持つ物体ですが、１つの剛体として考えることのできる。でも、２つのボディがあって真ん中でつりあっているといえば、どんなものがあるでしょうか。

…

そう、ヤジロベエです (Fig.5)。

ヨーヨーもヤジロベエのように、２つのボディがバランスを取り合ってると考えてみましょう (Fig.6)。

ヨーヨーではヤジロベエのように重さではなく、２つのボディの回転運動のエネルギーで、お互いの傾きを抑えながらつりあっていると考えるとどうでしょうか？　ジャイロ効果で、回転を維持しようとしていますが、回転運動をひとつの矢印としてあらわしていくと Fig.7 の緑の線“角運動量ベクトル”が表現できます。

ヨーヨーは、２つの回転体がお互いの角運動量ベクトルでつりあっている“ヤジロベエ”みたいなもの、そう考えると、ヨーヨーの回転の安定の秘密にちょっと近づいた気がします。

※角運動量ベクトルは、力学的力ではなく回転運動のイメージです。

２つの回転体の片方が傾こうとしても、もう片方でそれを抑えるので、回転体がひとつのコマに比べ安定しやすいといえるわけです。

実は、ヤジロベエは腕の長さが長いほど重心にかかる力のモーメントが大きいのですが、これはヨーヨーの力学にも関わりがあります。次項でさらに詳しく説明します。