同学们小时候最常玩也最喜欢玩的玩具之一当属不倒翁了,被扳倒后它会自动站起来,怎么也扳不倒,好神奇!于是我们开始拿其他东西做实验,喝水的杯子、拼好的积木、玩具汽车、毛绒玩具……一个个被扳倒后都不再动弹,可是为什么唯独“不倒翁”倒不下去呢?它的稳定程度怎么会这么好?难道有神奇的力量在支撑着它不成?
不知道大家注意没有,不管用什么材质做成的不倒翁,它下面的部分都很重,上面的部分相对较轻,这就是应用了物理学中“重心越低越稳定”的原理,也就是上轻下重的物体比较稳定的道理。当不倒翁在竖立状态处于平衡时,重心和接触点的距离最小,即重心最低。偏离平衡位置后,重心总是升高的。因此,这种状态的平衡是稳定平衡。所以不倒翁无论如何摇摆总是不倒的。
走钢丝的杂技演员,手持平衡棒也是为降低重心位置,达到平衡的目的。
那么,成功的走钢丝表演除了要降低重心外,还需要什么技巧呢?有“高空王子”之称的美籍加拿大人科克伦,于1996年9月24日晚,在毫无保护的情况下,手握10米长的金属杆,在一根横跨在上海浦东两幢大楼之间、高度为110米、长度为196米的钢丝上稳步向前走,18分钟走完全程。如此危险的高空钢丝表演能够获得成功,除了表演者无与伦比的技巧和勇气之外,其理论依据是什么呢?我们从物理学的角度分析如下:高空走钢丝的人除了熟练掌握调整重心的技巧外,一般还常采取以下一些措施:
(1)脚穿软底鞋;
(2)手握一根较重的长杆(如金属杆)。
脚穿软底鞋有两个作用:
第一,增大脚的接触面积,提高稳度(一般而言,接触面越大,物体越稳定);
第二,增大鞋与钢丝之间的摩擦,防滑。
手握较重的长杆主要作用也有两个:
第一,降低重心位置,提高稳度(物体的重心越低就越稳定);
第二,增大整体的惯性,惯性越大,稳定性就越高,运动员就越容易掌握重心的位置。
上述措施充分利用了物理学原理,能帮助运动员顺利完成高空走钢丝的惊险表演。