離心力

把打開的雨傘放在地上，使它的頂端向下，轉動雨傘。這時，如果我們往旋轉的傘里扔一個小球、紙團或者手帕，其他的東西也可以，只要這個東西重量很輕且不易摔碎就行。這時，我們會發現一個很有意思的現象，倒立的雨傘并不愿意接受這個“禮物”，被扔進去的東西會慢慢滑到傘的邊緣，并且從傘邊飛出去。

通過這個實驗，我們可以看出，扔進去的東西是被一種力給拋出去的，而這個力就是“離心力”。準確地說，這應該稱為“慣性”。任何物體在做圓周運動的時候，都會產生離心力。這其實就是慣性的一種表現形式：

運動著的物體會始終保持運動方向和運動速度的一致性。

其實，說到離心力，遠不止剛才實驗中提到的這一種。如圖3所示，如果我們在一條繩子的一端系上一塊石頭，并且把石頭甩起來，我們會感覺繩子繃得很緊，就像要斷掉似的，這其實也是離心力的作用。

古時候，戰場上經常用到一種武器——投石器，其實就是利用了這一原理。同樣的道理，如果磨盤轉得非常快或者不牢固，就會被離心力弄碎。

借助離心力的作用，我們還可以變一個戲法：

在一個杯子里倒滿水，讓杯子快速地做圓周運動，只要速度足夠快，倒立杯子，杯子里的水也不會倒出來。

還有更絕的。在馬戲團里，自行車手會借助離心力完成令人頭暈目眩的“超級筋斗”，如圖4所示。

為了把牛奶中的凝乳分離出來，人們發明了離析器，也是利用了離心力的原理。利用同樣的原理，人們還發明了離心分離機，用來把蜂蜜從蜂房中抽出來，以及特制的離心脫水裝置，用來甩干衣服，等等。

坐過有軌電車的人都有過這樣的感覺，當行駛線路突然改變時，也就是轉彎

時，我們會明顯地感受到離心力的存在，被擠向車廂靠外的一側。如果不是外側的車軌比內側的車軌鋪得稍高一些，那么當電車行駛的速度非常快時，電車就可能會在離心力的作用下翻倒。所以，車軌的正確鋪設方法應該是在轉彎的地方稍微向內傾斜。雖然聽起來有些奇怪，傾斜的車廂竟比水平的還穩定？！事實上，也確實是這個道理。

我們可以通過一個小實驗來弄明白其中的原理：

第1步：先來準備一個特殊的器皿——把一塊硬紙板卷成寬口的喇叭形。當然，也可以用其他的東西代替。比如，側壁呈圓錐形的小碗，圓錐形的玻璃罩或者鐵皮罩，以及類似形狀的燈罩都可以。

第2步：準備好這樣的一個器皿以后，我們在里面放上硬幣、小金屬片。

第3步：給器皿里的小東西一個力，讓它沿著器皿內壁做圓周運動。

我們就會看到，小東西會向內側下方傾斜。當硬幣速度慢下來以后，就會慢慢趨向器皿的中心。也就是說，硬幣的運動軌跡會逐漸變小。這時，如果我們轉動器皿，硬幣就會重新轉動起來，隨著速度的加快，硬幣就會離開器皿的中心，圓周運動的軌跡也會慢慢變大。當速度足夠快的時候，硬幣就會完全滑出器皿。

自行車比賽的場地一般都是環形的，在場地設置的時候也需要考慮離心力的作用，特別是在轉彎的地方，賽道必須向內側傾斜。而且，當自行車手在上面騎行的時候，自行車也傾斜得非常厲害，就像剛才實驗中的硬幣。我們會發現，這時的自行車不僅不會翻倒，而且看起來還特別穩定。明白了這一原理，我們對于馬戲團的自行車手在劇烈傾斜的木板上繞騎，就不會感到不可思議了。因為我們已經知道了它的原理其實很簡單。相反，對于自行車手來說，真正困難的是沿著平穩、水平的道路騎行。同樣的道理，賽馬場上急轉彎的地方也會向賽道的內側傾斜。

剛才提到的這些現象，都是我們經常見到的。其實，還有很多現象也存在著離心力。比如，我們居住的地球。我們都知道，它每天都在旋轉，所以它也會受到離心力的作用。那么，這里的離心力表現在哪里呢？下面我們就來分析一下。

首先，在地球旋轉的時候，地表上的物體會變輕。

其次，越接近赤道的物體，由于它在24小時內完成的圓周更大一些，也就是說，它們旋轉的速度更快，所以損失的重量也就越多。

舉個例子來說，如果我們把一個1千克的砝碼從地球的兩極拿到赤道重新稱重，就會發現重量少了5克。當然，這個差別并不大。但是，如果物體非常重，它損失的重量就會更多一些。比如，一輛蒸汽機車從阿爾漢格爾斯克開到敖德薩，到達目的地的時候重量會減少60千克，這個重量相當于一個成年人的體重。而一艘重2萬噸的戰列艦從白海到達黑海，損失的重量能達到80噸。這個數字恰好是一輛蒸汽機車的重量！這種現象是如何發生的呢？

當地球旋轉的時候，表面的物體會受到離心力的作用，物體好像被拋出去一樣，就像本節一開始的雨傘實驗。只不過，由于受到地球引力的作用，這些物體并沒有被扔出去。我們習慣上把地球引力叫作“重力”。雖然地球沒有把物體拋出去，但是物體的重量確實減少了。也就是說，地球上的物體比它的實際重量輕一些。

物體旋轉的速度越快，它減輕的重量就越明顯。科學家們曾經做過計算，如果地球的轉速達到現在的17倍，那么赤道上的物體就會變得沒有重量了。如果轉得再快一些，比如，每隔1小時地球就自轉一周，那么不僅赤道上，赤道附近所有陸地和海洋上的物體都會完全失去重量。我們可能根本無法想象這一點，物體竟然會失去重量？！我們可以想象一下，這樣的話我們就可以舉起任何物體，哪怕是蒸汽機車、大石塊、巨型炮，或者整艘軍事戰艦，更不用說汽車、武器了，舉起它們就像舉起一根羽毛一樣輕松。如果我們把它們扔下來，也不用擔心它們會摔壞，因為它們根本就沒有重量，所以，它們也不會掉下來，在什么地方放下它們，它們就會飄在那里，是不是很神奇？而且，我們可以跳得非常高，甚至比世界上最高的建筑或者高山都要高。不過，有一點我們千萬別忘記了，跳起來很容易，但想要落下來可就不容易了。因為我們也沒有了重量，所以我們不會自己掉下來，只能飄在空中。

困擾還不僅如此。我們可以想象一下：所有的物體，不管是大的還是小的，如果它們雜亂地飄在空中，沒有任何束縛，來一陣微風就會把它們吹到另一個地方。所以，這時的人類、動物、汽車、運貨車，甚至輪船，它們就會在空中相互碰撞，自然也免不了在碰撞時發生損傷和損壞了。

剛才描述的現象就是地球轉得太快所造成的后果！