沖上云霄吧!過(guò)山車

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過(guò)山車馳騁在蜿蜒的空中軌道上，帶來(lái)一種風(fēng)馳電掣、有驚無(wú)險(xiǎn)的快感。坐在小列車?yán)锏囊环昼姡眢w隨軌道緩慢攀升、高速俯沖、翻轉(zhuǎn)攀爬、再俯沖、再翻轉(zhuǎn)……很多人下車時(shí)，發(fā)型凌亂，毫無(wú)優(yōu)雅可言，只能步履蹣跚地扶墻而出。我們都以為，這么帶勁兒的大家伙，一定用了很多動(dòng)力裝置來(lái)推動(dòng)吧。但后來(lái)拜過(guò)牛頓大神才知道，這都是對(duì)過(guò)山車的誤會(huì)。

坐了那么多年的過(guò)山車，今天你告訴我，過(guò)山車自身沒(méi)動(dòng)力，難道這些年我坐的都是假過(guò)山車？

當(dāng)然不是，但它也的確無(wú)動(dòng)力。

有人做過(guò)統(tǒng)計(jì)，過(guò)山車最高時(shí)速可達(dá)240公里，有的從130多米的高空俯沖下來(lái)，百公里加速只需1秒，要知道，頂級(jí)跑車法拉利也需要31秒呢。

那問(wèn)題來(lái)了，過(guò)山車既然沒(méi)動(dòng)力，那它靠什么馳騁云霄？

請(qǐng)先回想一下你坐過(guò)的過(guò)山車，是不是出發(fā)后都要在第一個(gè)高點(diǎn)停頓一下，之后才俯沖下去？其實(shí)，在起步階段，過(guò)山車需要靠機(jī)械牽引或彈射等方式升空，但升到軌道最高點(diǎn)后，就沒(méi)有任何裝置為它提供動(dòng)力了。而之后俯沖下行的力，就是過(guò)山車走完全程所需的全部能量了。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，到達(dá)最高點(diǎn)后，帶動(dòng)過(guò)山車翻滾馳騁的，沒(méi)別的，只有重力勢(shì)能。那重力勢(shì)能又是哪兒來(lái)的？是來(lái)自物體間都存在著相互吸引的力——萬(wàn)有引力。

在重力作用下，過(guò)山車獲得了向下的加速度。牛頓第二定律（物體加速度的大小與它受到的作用力成正比、和它的質(zhì)量成反比，加速度的方向與作用力的方向相同）說(shuō)的就是力的這種作用效果。

當(dāng)過(guò)山車爬到“山丘”頂峰時(shí)，勢(shì)能達(dá)到了最大值，當(dāng)它開(kāi)始下降，勢(shì)能便開(kāi)始不斷減少，但不會(huì)消失，而是轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能。所以當(dāng)過(guò)山車運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)低點(diǎn)時(shí)，它不會(huì)停下來(lái)，而是借助動(dòng)能繼續(xù)哐吱哐吱地沖上下一個(gè)高點(diǎn)。

不過(guò)，在能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，過(guò)山車的車輪與軌道摩擦產(chǎn)生了熱量，還有空氣阻力，損耗了一些機(jī)械能（動(dòng)能和勢(shì)能）。根據(jù)能量守恒定律，能量減小了，而質(zhì)量和重力加速度都沒(méi)改變，所以過(guò)山車所能越過(guò)的制高點(diǎn)，只能一個(gè)比一個(gè)低了。這就是為什么過(guò)山車的第一個(gè)“山丘”都是最高的，而之后的小山丘會(huì)越來(lái)越低的原因。

彩蛋在最后一節(jié)車廂里

一個(gè)同學(xué)告訴我，膽大的人，坐過(guò)山車要坐第一節(jié)車廂，岡為視野無(wú)遮擋、感受最刺激?？僧?dāng)我收緊腹肌，保護(hù)好腸胃，坐了一圈下來(lái)后，發(fā)現(xiàn)他對(duì)過(guò)山車真的有誤會(huì)。

有一種誤解是，過(guò)山車的車廂一節(jié)連著一節(jié)，速度相差無(wú)幾。事實(shí)上，當(dāng)過(guò)山車經(jīng)過(guò)軌道上的次高點(diǎn)時(shí)，各個(gè)車廂的速度會(huì)發(fā)生變化。這其中，最后一節(jié)車廂，才是送給勇者最刺激的彩蛋。

當(dāng)過(guò)山車經(jīng)過(guò)軌道的次高點(diǎn)，開(kāi)始下降的時(shí)候，由于引力作用于過(guò)山車的中心部車廂，導(dǎo)致最后一節(jié)車廂通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度比過(guò)山車最前部的車廂要快。這樣一來(lái)，坐在最后一節(jié)車廂的人就能快速地達(dá)到和跨越最高點(diǎn)，從而產(chǎn)生一種被“拋離”的感覺(jué)。

一個(gè)生活中的例子也可以做類比：平時(shí)我搭公交車上學(xué)，出門(mén)前，家長(zhǎng)經(jīng)常苦口婆心地提醒我： “記得坐前面，后排容易吐”，說(shuō)的就是這個(gè)道理。岡為車廂后部比前部顛簸得多，一路上身體被甩來(lái)甩去，要是身體素質(zhì)不好，還真吃不消。

所以記住了嗎，下次玩過(guò)山車想挑戰(zhàn)極限，記得坐最后一節(jié)車廂而不是第一節(jié)車廂。當(dāng)然，刺激與風(fēng)險(xiǎn)是并存的，坐在最后一排的你，請(qǐng)隨時(shí)準(zhǔn)備著前排游客的嘔吐物迎面撲來(lái)。