在游樂(lè)園里遇見(jiàn)牛頓

周曉秋

游樂(lè)園是孩子們的快樂(lè)王國(guó)，過(guò)山車(chē)、激流勇進(jìn)、天地雙雄、蹦極、海盜船……許許多多的游樂(lè)項(xiàng)目讓人體會(huì)到無(wú)限的刺激與歡樂(lè)。但是，你知道嗎，在你的尖叫聲與歡笑聲中，其實(shí)已經(jīng)和經(jīng)典物理學(xué)的奠基人牛頓不期而遇了很多次。想知道你都在哪里遇到過(guò)牛頓大神嗎？快看過(guò)來(lái)，這就為你揭秘！

過(guò)山車(chē)

——高低起伏山路險(xiǎn)，風(fēng)馳電掣離弦箭

過(guò)山車(chē)亦稱(chēng)云霄飛車(chē)，雖然全球的過(guò)山車(chē)種類(lèi)繁多，但無(wú)論哪一種，其本身都無(wú)動(dòng)力。雖然過(guò)山車(chē)沒(méi)有動(dòng)力，但它的速度卻不低，最高時(shí)速可達(dá)240千米。有的過(guò)山車(chē)從130多米的高空俯沖下來(lái)，百公里加速僅需1秒，而世界名車(chē)法拉利也需3.1秒。那么，過(guò)山車(chē)的動(dòng)力究竟源自哪里呢？原來(lái)，過(guò)山車(chē)起步時(shí)依靠機(jī)械牽引或彈射等方式，使它從整條軌道最低處爬升到最高點(diǎn)，將其他形式的能量轉(zhuǎn)換成過(guò)山車(chē)最大的重力勢(shì)能——這就是過(guò)山車(chē)走完全程所需的全部能量。而重力勢(shì)能的形成，是因?yàn)槲矬w間都存在著相互吸引的力——萬(wàn)有引力。看，我們?cè)谶@里與萬(wàn)有引力的發(fā)現(xiàn)者牛頓相遇了。

激流勇進(jìn)

——輕舟飛馳溪水澗，沖向河灘浪花濺

與過(guò)山車(chē)相似的激流勇進(jìn)，其游船和流水也是被機(jī)械提升至各個(gè)不同的高點(diǎn)，然后借助重力作用，沿水道順勢(shì)而下，將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換成游船和流水下行的動(dòng)能，從而以較高的速度沖入低谷中的水道，在船頭和兩側(cè)激起白色浪花，給人以無(wú)窮的樂(lè)趣和涼爽的感覺(jué)?？磥?lái)在水上項(xiàng)目中，牛頓也陪同大家一起游樂(lè)。

天地雙雄

——一升一降天地間，亦輕亦重若神仙

當(dāng)人們坐在天地雙雄的座椅上，以2～4g的加速度在2秒左右的時(shí)間內(nèi)快速上升到20～30層樓高的塔頂時(shí)，會(huì)有超重感。當(dāng)座椅載著人們以接近1g的加速度下降時(shí)，人們又會(huì)有失重感。天地雙雄急速的升降運(yùn)動(dòng)，使人們初步體驗(yàn)了宇航員乘坐火箭升空和乘坐返回艙返回地面時(shí)經(jīng)受的超重與失重。然而，宇航員有時(shí)承受的超重現(xiàn)象達(dá)到8g，如此嚴(yán)酷的超重對(duì)普通人而言是非常危險(xiǎn)的。

（選自 2017年02期《知識(shí)就是力量》）