过山车的原理_第1页
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在游乐场里，最惊险又最有趣的游戏之一，也许就是乘云霄飞车了。当你乘飞车，穿云霄，头朝下飞行的时候，常常会吓得魂飞魄散。其实，你一点也不必担心自己的安全。物理学定律像一位天使在保护着你。云霄飞车都是按着力学规律精心设计的，就像月亮不会突然从天上掉下来一样，你也绝不会突然头朝下地从云霄飞车上栽落下来。下面让我们一起乘上这种最有趣的云霄飞车穿梭环轨飞车“飞”一次，然后我们一起来琢磨一下这里面的道理。两个高达几十米的滑梯中间，夹着一个十几米高的环轨。车站上停着漂亮的轨道车，舒适的座椅正等待着我们。当我们在座椅上坐稳以后，服务员提醒我们，把椅子前的保险档放好锁住，这样我们就被锁在椅子里！只有当每一个椅子上的横档都锁好以后，列车才能开动，而且在列车行驶的整个过程中，乘客自己不能开启这个横档。因为横档是由中央控制系统统一管理的，列车不到终点，锁是打不开的。乘客坐好以后，钢丝绳把列车慢慢拖到滑梯的顶端，突然钢丝绳松开了，列车迅速地向下冲去。我们的心就好像提到嗓子眼一样，但是只有几秒钟，列车速度开始减慢进入环轨向上爬升。到了环顶，我们的列车整个颠倒过来，头朝下地向下俯冲，速度越来越快，有的小朋友被吓得闭上眼睛，不过很快列车就冲向另一个滑梯，兜了一个圈子以后，再次冲向环轨，最后列车戛然停在原来的车站上。我们的这一段经历是很宝贵的，因为在没有云霄飞车之前，只有飞行员才能有这种体验。乘云霄飞车的时候，你也许会想过列车为什么不会从环轨的顶端掉下来。下面我们通过一个实验来讲讲这里面的道理：用一个网兜兜住一杯水，用手提着网兜慢慢摆动，让它越摆越高，这时候水杯虽然倾斜，但水却洒不出来。等摆得很高的时候，顺势让水杯在竖直面上划一个圈，水杯底朝天越过你的头顶，但是杯中的水仍然不会洒在你的头上，好像地球不再吸引杯中的水似的。这是一种失重现象。其实，失重的时候，重力并没有消失，而是在“忙”着干其他的事，因此顾不上把水从杯子里拉下来。重力在忙着做什么呢?再来做一个类似的实验：在绳子的一端拴一个螺丝母。甩动绳子让螺丝母在竖直面上做圆周运动。等螺丝母转到高处的时候，一松手，螺丝母就会向外飞去。做这个实验要特别注意安全，最好找个空旷的地方。做圆周运动的物体，都有摔出去的趋势，例如坐转椅或乘汽车急转弯的时候，我们都有这样的体会。我们必须紧拉住车上的扶手得到一个指向圆心的力才行。重物在竖直面上做圆周运动转到最高点的时候，重力起的作用是防止物体甩出去，就和公共汽车拐弯时扶手拉着我们的作用一样。在重力不够的时候，绳子还要帮忙，所以重力再也没有“余力”把重物或水从头顶上拉下来。这就是穿梭环轨飞车不会从轨道的顶部掉下来的原因。一般来说，飞车的速度越大越安全。如果由于某种原因飞车
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