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你知道遊樂場裏有哪些牛頓定律的應用嗎?
2020-05-15 08:34:37 來源: 新華網
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      遊樂場是許多人的童年回憶。但你知道嗎,我們經常玩的遊樂項目中還暗藏著牛頓定律。今天,就讓我們在遊樂項目中重溫一下牛頓定律吧。

      牛頓第一定律表明:物體具有保持原有勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質,我們把這個性質叫作慣性。在遊樂場中我們最熟悉的碰碰車,就涉及到了牛頓第一定律。相撞前,兩輛碰碰車和車上的遊客在同樣做著勻速運動,但在相撞的瞬間,因為撞在一起後碰碰車停止運動,但車上的遊客並不是車的一部分,由于慣性,他們要保持原來的運動狀態,車上遊客身體會向前傾斜。碰碰車相撞也包含了牛頓的第三定律:碰碰車的撞擊是由一方撞向另一方的行為。但是,兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一條線上。當一輛碰碰車撞向另一輛車,受撞擊的車也會同時給撞擊它的車一個反作用力。這也就是我們説的牛頓的第三定律。此外,很多人覺得特別刺激的“跳樓機”也體現了牛頓第三定律的原理。人們坐在座椅上係好安全帶後,跳樓機啟動,快速地上升到一定的高度,然後再載著人們加速下降。快速到達頂層時讓人們産生超重感,而快速下降又讓人們感受到了失重感。這也就是牛頓第三定律裏描述的原理:物體對支撐物有向下的壓力,支撐物也對物體有一個向上的支持力。

      去過遊樂場的人一定對過山車並不陌生。快速地由下及上,由上到下,此起彼伏的快速運動體現了牛頓的第二定律:物體加速度的大小和作用力成正比,跟物體的質量成反比,加速度的方向與作用力的方向相同。當過山車處于制高點時,在重力作用下向下加速滑動,在快速下滑的過程中,勢能減小,動能增大,使過山車繼續衝向下一個制高點,動能又迅速轉化為了過山車的勢能。而“海盜船”則是集合了萬有引力和牛頓第二定律的原理。萬有引力定律認為:大到宇宙天體,小到看不見的粒子,任何物體之間都具有相互吸引力,這個力的大小與各個物體的質量成正比,與它們之間距離的平方成反比。海盜船運行起來從最高點到最低點反復擺動,讓遊客感覺置身海浪之中。在啟動電機時,從最低的平衡位置駛向平衡點另一側最高位置。在關閉電機時依靠重力的作用,從最高點繞著船身懸挂點快速落下,這過程中將最高點的重力勢能轉化為下落過程中的動能。

      本文由藁城九中物理一級教師張曉靜進行科學性把關。

本作品為“科普中國-科學原理一點通”原創,轉載時務請注明出處。

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【糾錯】 責任編輯: 郭童
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