我们在春晚中看到过八人环球飞车的表演,惊险而刺激。舞台中有一个固定的圆形筒壁,八辆摩托车在圆形筒壁内快速追逐、旋转,还可以随时变换轨道,现场非常震撼。
为何杂技演员能在圆筒壁上轻松骑车?
摩托车在圆筒壁内时上时下,演员们还能在上面做各种各样的动作,观众硬是捏了一把汗,这要是掉下来该多危险啊!这么大的圆筒壁,平时我们在上面放个物件,想要停留一秒都是难事,然而那些杂技演员们却能在上面飙车自如还不会掉下来,他们是怎么做到的?
其实这是利用了物理学中的向心力。向心力是当物体沿着圆周轨道运动时,指向圆心的作用力。由于重力和圆筒壁的支持力为摩托车提供了向心力,使得摩托车能在铁笼内壁做曲线轨道运动,且不会掉下来。
表演者骑车的速度加快时受到筒壁的支持力也会增大,同时筒壁受到演员的压力也会随着增大,从而摩托车与筒壁的摩擦力也会增大,此时演员就可以沿着筒壁变换轨道向上运动。
相反,表演者的速度放缓时筒壁的支持力就会减小,摩擦力也会减小,这样演员就能向下运动。如果他们的速度为零,摩托车便会从圆筒壁上掉下来,这就是我们为什么不能把物体静止放在圆筒壁上的原因。
需要多大的力,车子才能不落下来呢?
研究表明,车子或人在圆形筒壁上想要不掉下来,就要受到比自身重量大6倍多的作用力。也就是说,如果摩托车的重量只有200公斤,但是对圆筒壁的作用力要达到1200公斤,一个杂技演员的体重若为50公斤,那么他对圆筒壁的作用力就要多达300公斤。
所以对杂技演员来说,如果要在圆筒壁上做各种各样的动作也是非常累的,比如人们平时举起一个2公斤重的物体是很轻松的,而在圆筒壁上表演就相当于要举起12公斤重的物体。
为了防止车被抛出圆筒,圆筒壁上面都会划出警戒线,达到警戒线演员们就得放慢速度向下运行,否则就会有被抛出圆筒壁的危险。因此杂技演员在技术和体格上都有一定的要求,我们普通人千万不要冒险一试。
向心力在生活中如何体现的?
向心力在生活中也是非常常见的,滚筒洗衣甩干衣服的过程中就会快速旋转,此时我们在外面也能观察到,衣服都是贴在筒内壁高速旋转,从而利用向心力甩掉衣服上的水。而在高速公路上,拐弯车道的严格设计就是给汽车提供转弯时所需要的向心力,避免发生侧滑,还有我们平时玩的过山车等都会有向心力存在。
同样街边卖棉花糖的大爷,他会在棉花糖的机器里面放入白砂糖,通过机器高速旋转,将白砂糖融化成糖汁。糖汁随着机器做向心力运动,从而不会飞出去,最后在大爷的巧夺天工的手下,做成又松又软的棉花糖,还能变成各种的形状。
我们还可以做一个硬币和气球的实验,将两枚硬币放入气球中,给气球吹气,然后把口扎紧,再轻轻的晃动气球里的硬币,并且朝一个方向晃动,我们可以观察到,硬币都能顺着晃动的方向快速地做圆周运动,硬币不偏不倚,也不会掉下来。
我们看见电视里或者电影画面的向心力运动会觉得震撼,这里虽然有一定的物理原理,但是也是非常危险的,需要经过长期的训练才能完成。
飞车走壁对每个表演者都要有非常严格的要求,很多人在训练过程中由于高速的运转,会出现头晕目眩的现象,这些都是体质不合格的,因此在生活中切勿随意模仿。
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