漫談“離心力”

王洪鵬

生活中我們都有這樣的經歷：下雨的時候，在雨水落到傘面上時快速轉動傘把，雨水就會沿著傘的邊緣甩出去；開車遇到道路的拐彎處，需要降低車速通行。然而，這里邊蘊含著怎樣的科學道理呢？

中國流動科技館是流動的展覽，是“科普輕騎兵”，可以讓更多的觀眾感受科學的神奇。中國流動科技館以及很多科普場館中的經典展品——離心力演示器，演示的正是有趣的離心現象，揭示了離心效果與物體旋轉半徑、質量、轉速之間的關系。

離心力演示器主要由兩個對稱、呈倒“八”字形、可繞豎直軸轉動的玻璃圓桶組成。兩個玻璃圓桶里裝入適量的清水，其中一個玻璃圓桶內放置一個木球，另一個玻璃圓桶內放置一個實心鋼球。靜止時鋼球沉在水底，木球浮在水面。但是，當有人用手驅動轉盤的時候，一個有趣的現象出現了——原來沉底的實心鋼球居然浮了起來，而原來浮在水面的木球卻沉了下去。為什么會出現這種不可思議的現象呢？其實，這就是離心現象。

我們知道，物體做圓周運動的時候，需要有某個力充當向心力，但是如果提供的力不夠充當向心力的時候，就會出現離心現象。從效果上看，物體就像受到了一個相反的力，我們往往把這個從效果上看起來好像存在，但實際上并不存在的力叫做“離心力”。

如果用一個成語描述離心現象，“背道而馳”就很貼切。中國古代風扇車一般由車架、外殼、風扇、曲柄搖手、喂料斗及調節門等構成，其實質就是一架手動鼓風機。通過綜合利用流體知識、慣性、杠桿等原理，人為使空氣流動。風扇車采用軸向進風，在離心力的作用下，主要沿徑向流動。從一定意義上說，中國的風扇車是所有離心式壓縮機的祖先，對西方近現代鼓風機械的發明產生了一定的影響。日常生活中，洗衣機對衣物進行脫水、田徑比賽中的鏈球運動等，都可以幫助人們理解離心現象。

“彎道超車”本是賽車運動中的一個常見術語，一般只在競技超車中出現，指賽車手在拐彎處比在直線跑道上更易超越對手——為了保障安全，在拐彎處本應降速通過，但誰對車的掌控度更高，誰彎道超車的成功率就更大。

當你充分了解了離心力演示器的原理后也會明白，日常生活中為何要避免彎道超車——車輛轉彎時的行駛速度越快，彎道半徑越小，所需要的向心力越大，它與實際能夠提供的向心力的差距就越大，也就是等效的離心力越大。車輛轉彎時，在等效離心力的作用下會向彎道外側偏斜，有發生傾翻和側滑事故的可能。

趣味實踐

自制離心玩具

首先，準備一根兩端封閉且中間有一個小孔的玻璃管，再往里面裝入兩顆同樣大小的玻璃球。將一根筷子伸進小孔將玻璃球分開，使玻璃管繞筷子快速旋轉，這樣兩顆玻璃球很快就會分別移動到玻璃管的兩端。

科學競答

在以下常見的科學表演中，你知道哪一種是對離心現象的應用展示嗎？

（本文作者系中國科技館副研究員）

（欄目編輯? 方郁芝）