离心力

把打开的雨伞放在地上，使它的顶端向下，转动雨伞。这时，如果我们往旋转的伞里扔一个小球、纸团或者手帕，其他的东西也可以，只要这个东西重量很轻且不易摔碎就行。这时，我们会发现一个很有意思的现象，倒立的雨伞并不愿意接受这个“礼物”，被扔进去的东西会慢慢滑到伞的边缘，并且从伞边飞出去。

通过这个实验，我们可以看出，扔进去的东西是被一种力给抛出去的，而这个力就是“离心力”。准确地说，这应该称为“惯性”。任何物体在做圆周运动的时候，都会产生离心力。这其实就是惯性的一种表现形式：

运动着的物体会始终保持运动方向和运动速度的一致性。

其实，说到离心力，远不止刚才实验中提到的这一种。如图3所示，如果我们在一条绳子的一端系上一块石头，并且把石头甩起来，我们会感觉绳子绷得很紧，就像要断掉似的，这其实也是离心力的作用。

古时候，战场上经常用到一种武器——投石器，其实就是利用了这一原理。同样的道理，如果磨盘转得非常快或者不牢固，就会被离心力弄碎。

借助离心力的作用，我们还可以变一个戏法：

在一个杯子里倒满水，让杯子快速地做圆周运动，只要速度足够快，倒立杯子，杯子里的水也不会倒出来。

还有更绝的。在马戏团里，自行车手会借助离心力完成令人头晕目眩的“超级筋斗”，如图4所示。

为了把牛奶中的凝乳分离出来，人们发明了离析器，也是利用了离心力的原理。利用同样的原理，人们还发明了离心分离机，用来把蜂蜜从蜂房中抽出来，以及特制的离心脱水装置，用来甩干衣服，等等。

坐过有轨电车的人都有过这样的感觉，当行驶线路突然改变时，也就是转弯时，我们会明显地感受到离心力的存在，被挤向车厢靠外的一侧。如果不是外侧的车轨比内侧的车轨铺得稍高一些，那么当电车行驶的速度非常快时，电车就可能会在离心力的作用下翻倒。所以，车轨的正确铺设方法应该是在转弯的地方稍微向内倾斜。虽然听起来有些奇怪，倾斜的车厢竟比水平的还稳定？！事实上，也确实是这个道理。

我们可以通过一个小实验来弄明白其中的原理：

第1步：先来准备一个特殊的器皿——把一块硬纸板卷成宽口的喇叭形。当然，也可以用其他的东西代替。比如，侧壁呈圆锥形的小碗，圆锥形的玻璃罩或者铁皮罩，以及类似形状的灯罩都可以。

第2步：准备好这样的一个器皿以后，我们在里面放上硬币、小金属片。

第3步：给器皿里的小东西一个力，让它沿着器皿内壁做圆周运动。

我们就会看到，小东西会向内侧下方倾斜。当硬币速度慢下来以后，就会慢慢趋向器皿的中心。也就是说，硬币的运动轨迹会逐渐变小。这时，如果我们转动器皿，硬币就会重新转动起来，随着速度的加快，硬币就会离开器皿的中心，圆周运动的轨迹也会慢慢变大。当速度足够快的时候，硬币就会完全滑出器皿。

自行车比赛的场地一般都是环形的，在场地设置的时候也需要考虑离心力的作用，特别是在转弯的地方，赛道必须向内侧倾斜。而且，当自行车手在上面骑行的时候，自行车也倾斜得非常厉害，就像刚才实验中的硬币。我们会发现，这时的自行车不仅不会翻倒，而且看起来还特别稳定。明白了这一原理，我们对于马戏团的自行车手在剧烈倾斜的木板上绕骑，就不会感到不可思议了。因为我们已经知道了它的原理其实很简单。相反，对于自行车手来说，真正困难的是沿着平稳、水平的道路骑行。同样的道理，赛马场上急转弯的地方也会向赛道的内侧倾斜。

刚才提到的这些现象，都是我们经常见到的。其实，还有很多现象也存在着离心力。比如，我们居住的地球。我们都知道，它每天都在旋转，所以它也会受到离心力的作用。那么，这里的离心力表现在哪里呢？下面我们就来分析一下。

首先，在地球旋转的时候，地表上的物体会变轻。

其次，越接近赤道的物体，由于它在24小时内完成的圆周更大一些，也就是说，它们旋转的速度更快，所以损失的重量也就越多。

举个例子来说，如果我们把一个1千克的砝码从地球的两极拿到赤道重新称重，就会发现重量少了5克。当然，这个差别并不大。但是，如果物体非常重，它损失的重量就会更多一些。比如，一辆蒸汽机车从阿尔汉格尔斯克开到敖德萨，到达目的地的时候重量会减少60千克，这个重量相当于一个成年人的体重。而一艘重2万吨的战列舰从白海到达黑海，损失的重量能达到80吨。这个数字恰好是一辆蒸汽机车的重量！

这种现象是如何发生的呢？

当地球旋转的时候，表面的物体会受到离心力的作用，物体好像被抛出去一样，就像本节一开始的雨伞实验。只不过，由于受到地球引力的作用，这些物体并没有被扔出去。我们习惯上把地球引力叫作“重力”。虽然地球没有把物体抛出去，但是物体的重量确实减少了。也就是说，地球上的物体比它的实际重量轻一些。

物体旋转的速度越快，它减轻的重量就越明显。科学家们曾经做过计算，如果地球的转速达到现在的17倍，那么赤道上的物体就会变得没有重量了。如果转得再快一些，比如，每隔1小时地球就自转一周，那么不仅赤道上，赤道附近所有陆地和海洋上的物体都会完全失去重量。我们可能根本无法想象这一点，物体竟然会失去重量？！我们可以想象一下，这样的话我们就可以举起任何物体，哪怕是蒸汽机车、大石块、巨型炮，或者整艘军事战舰，更不用说汽车、武器了，举起它们就像举起一根羽毛一样轻松。如果我们把它们扔下来，也不用担心它们会摔坏，因为它们根本就没有重量，所以，它们也不会掉下来，在什么地方放下它们，它们就会飘在那里，是不是很神奇？而且，我们可以跳得非常高，甚至比世界上最高的建筑或者高山都要高。不过，有一点我们千万别忘记了，跳起来很容易，但想要落下来可就不容易了。因为我们也没有了重量，所以我们不会自己掉下来，只能飘在空中。

困扰还不仅如此。我们可以想象一下：所有的物体，不管是大的还是小的，如果它们杂乱地飘在空中，没有任何束缚，来一阵微风就会把它们吹到另一个地方。所以，这时的人类、动物、汽车、运货车，甚至轮船，它们就会在空中相互碰撞，自然也免不了在碰撞时发生损伤和损坏了。

刚才描述的现象就是地球转得太快所造成的后果！ Ig2Y6MKOwD2k+ZkvdKkiX2a9wsNX0KmE7dwcFegB/+Q4K03vBTXmp0tjoiABDHKK