不知道大家还记不记得在2013年9月15日西安秦岭欢乐世界发生了一起安全事故,一台名为疾速风车的大型游艺机上,30名游客正扣着安全肩带整装待发,准备天旋地转畅游一番。可机器启动后不久两男一女三名游客接连从空中被抛出甩下,酿成惨剧。
是什么导致人们在乘坐游乐设施时被抛出摔伤?又是什么让人们在汽车转弯时发生了人被甩出车外的事故?生活中随处可见的离心现象到底会带给人们怎样的感受呢?我们又该如何克服呢?其实,这都是人们受到离心现象的影响而发生的意外,威力不能小瞧的离心现象,我们有多大能力可以克服呢?那么今天就由张老师带领大家来解析离心现象。
不知道大家有没有注意,我们在乘坐公交车的时候,车辆在转弯的过程中,语音播报系统通常会提示我们一句话,是什么呢?对了,就是“前方车辆转弯,请您扶好坐好”。那么大家有没有想过为什么会在转弯的时候提示呢?其实车辆在转弯的过程中我们通常会感受到有一股力将我们向拐弯的反方向推出去,我们将这种现象称为离心现象。那么什么是离心现象呢?
原理说明:
我们用理论知识来说,它指的是当物体做圆周运动如果没有一个向着圆心的足够大的力量拉着它的话,它就会偏离圆心并且越跑越远。物体之所以没有飞出去,是因为向心力持续把物体拉到圆周上来,使物体同圆心的距离保持不变。一旦向心力突然不足,物体就沿切线方向飞去,离圆心越来越远。做匀速圆周运动的物体,由于本身有惯性,总是想沿着切线方向运动,只是由于向心力作用,使它不能沿切线方向飞出,而被限制着沿圆周运动,如果提供向心力的合外力突然不足,物体由于本身的惯性,将沿着切线方向运动。如果提供向心力的合外力减小,使它不足以将物体限制在圆周上,物体将做半径变大的圆周运动。此时,物体逐渐远离圆心,但“远离”不能理解为“背离”。做离心运动的物体并非沿半径方向飞出,而是运动半径越来越大。这么说画面感可能不是很强,带着这个问题,不如我们来看一下这件展品。
通过观察我们可以看到这儿有一个底座共同连着两根管子,里面分别注满了水,还各放置了一个小球。一个沉在底部的橡胶球和一个浮在顶部的乒乓球。当我按下按钮,我们可以观察到随着转速的增加,原本沉在底部的橡胶球会上浮,而原本浮在顶部的乒乓球会下沉,这是为什么呢?那么我们来分析一下,在静止的时候橡胶球沉在底部,说明它的密度大于水,在旋转的过程中橡胶球的离心倾向较大,于是就被甩在到了管子顶部。而乒乓球在静止的时候浮在管子顶部,说明它的密度要小于水,在旋转的过程中水的离心倾向较大,于是乒乓球就被可怜的挤在了管子的底部,答案其实就是这么简单!
拓展与延伸:
其实所有自然现象中所蕴含的科学原理都是可以被利用的,比如甩干拖把的甩干桶,当内筒高速旋转,附着力不足以提供所需的向心力,水滴就会做离心运动穿过网筒达到甩干拖把的目的。还有棉花糖机,给内筒加入白砂糖,融化成液态,内筒高速旋转,白砂糖从内筒四散飞出到达外筒迅速冷却,就成了我们吃到的纤细雪白,成一团团棉花状的食物了。
而在刚开始我所提到的疾速风车,当我们在乘坐该设施的时候会明显感到一种向外甩的力,在离心现象的作用下,物体在旋转的过程中会感受到一种向外拉的力,同时还有一个向前的力,正是这两种力的共同作用,决定了物体会沿着远离圆心的方向向外甩出,所以疾速风车在旋转运行过程中就像转动的刷子,而坐在上面的人就像刷子上的长纤维,会感觉到被一种强大的力量拉扯着甩向圆盘外,人们感受到的这股强大的力量其实就是离心现象在起作用。而人之所以没被甩出去,主要是因为受到了安全装置的保护,身体被牢牢的固定在了游戏机上,而如果此时人们一旦疏忽,没有系好安全带,那么被游乐设施甩飞的惨剧就会发生。所以这也提示各位同学,安全带在安全装置中起着至关重要的地位,大家要时刻牢记!
那么在牢系安全装置之后我们就可以放心的去体验这些游乐设施带给我们的刺激快感了,那么我想问一下在坐的各位同学?你们体验过它吗?我体验过,其实我在体验的过程中最多的不是害怕,而是晕眩。这种现象不仅会发生在乘坐游乐设施时,比如我们三楼的这件展品在快速旋转的时候也会带给我们同样的感受,究竟是为什么会出现这种奇怪的现象呢?这就是离心现象过后的普遍反应“眩晕”。其实在我们人体耳部有一个非常重要的感觉器官也就是前庭器官,它其实只有花生米大小,它和主管我们听觉的耳蜗一起成为我们人体的内耳,我们人体的这个前庭器官随时随地都在工作,帮助我们人体维持平衡,当离心现象发挥作用时,如果前庭器官发达的人就能够对离心现象,有更强的对抗能力。说到前庭器官发达的人,大家能想到谁呢?比如:杂技演员、漂移车手、飞行员等;他们的抗眩晕能力就特别强,其实只要长期对前庭器官做一个系统的旋转训练,就能提高自己对抗离心现象的能力,比如大象转圈。