【科普知識】你知道遊樂場裡有哪些牛頓定律的應用嗎?

【科普知識】你知道遊樂場裡有哪些牛頓定律的應用嗎？

2020-05-22 22:38 來源：澎湃新聞·澎湃號·政務

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，由於慣性，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。這也就是我們說的牛頓的第三定律。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。人們坐在座椅上系好安全帶後，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產生超重感，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裡描述的原理：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。當過山車處於制高點時，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覆擺動，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掛點快速落下，這過程中將最高點的重力勢能轉化為下落過程中的動能。

來源：「科普中國-科學原理一點通」原創

原標題：《【科普知識】你知道遊樂場裡有哪些牛頓定律的應用嗎？》

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