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“飞车走壁”
来源:科技百科 专题:物理天地

杂技团中常有这样一个惊险的表演项目: 在一个很大的大圆筒内壁,一个演员骑着自行车,一圈一圈围绕圆筒快速“飞”行,时高时低,观众们都为他捏着一把汗: 要是摔下来,不缺胳膊也会少腿的.但演员似乎还很轻松自如,这是什么缘故呢?

平时哪怕我们在一个圆筒壁上静止一秒钟也是绝不可能的,那演员骑着自行车为什么反而能自如地转圈呢? 在物理学上有一种特殊的运动形式,即圆周运动.当演员骑着自行车快速运动时,由于圆筒内壁的限制,演员只能做圆周运动,圆周运动的向心力即由筒壁的支持力提供,而演员同时也对筒壁产生一个向外的压力,这个力与筒壁的支持力大小相等,方向相反.因此演员在圆筒壁上受到三个力作用而平衡: 重力G,垂直向下;筒壁的支持力F,它是演员作圆周运动的向心力,垂直筒壁指向筒的中心轴线,如图示: 由于筒壁受到演员运动产生的压力N 作用,所以筒壁与自行车轮胎之间还有静摩察力f 作用,它与重力平衡,正由于f 的存在,才使得演员能保持在直立的圆筒壁上而不下掉。

当演员速度加快时,F 增大(F 与速度平方成正比),因而N 也变大,f 也会变大,所以演员就可以沿筒壁上升;当演员速度减慢时,F 减小,f也随着减小,因而演员就向下运动,当演员运动速度为零时,F 也为零,f也变为零,这时只有重力G 作用,所以演员是无论如何无法呆在圆筒壁上的。

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