本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点。
你一直在与惯性作斗争,而且通常是惯性获胜。有时,当你驾车转弯时,它会把咖啡洒到你的腿上。有时,在嘉年华上,它会把你扔到墙上,让你自娱自乐。有时,与惯性的斗争让你能够对抗地心引力,拍出真正值得称赞的“浪尖”照片。
在上面这张未署名的*照片中,两名男子摆姿势,向摄影师(希望摄影师不是飞行员)展示一些令人惊叹的物理学原理。站在前面的人像我们在地面上一样往杯子里倒水,只是他的脚下没有地面。他直接向上方和天空倾倒水。这样的照片是如何可能的?
正如我上面所说,你一直在与惯性作斗争,因此你可能凭直觉就能意识到这张照片是如何成为可能的。回想一下,当你开车速度有点快,要过一个弯道的时候。记住过弯时,你被压在驾驶员侧的车门或换挡杆上。这是你关于惯性如何工作的速成课程(嗯哼)。在过弯之前,你和汽车都以相同的速度朝相同的方向行驶。在转弯时,你的身体处于运动状态,并想保持运动状态。汽车在转弯过程中改变了方向,但你的身体“想要”继续朝转弯前的方向前进。被压在车门上是这种方向差异的结果。严格来说,你不是被压在门上,而是门挡住了你的身体。
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对抗惯性不一定非得是一种麻烦事或嘉年华游乐设施,它是一种创造具有人工重力的空间站的可行方法,就像最近的科幻电影《极乐空间》中那样。
回到照片,对抗惯性的另一种方法是沿圆形路径运动。沿圆形路径运动的物体会体验到朝向圆心的向内加速度和远离中心的力——向心力。这意味着照片中瓶子里的水(假设飞机正在进行某种特技旋转或桶滚)在机动过程中会被压到飞机底部。事实上,在翻滚过程中,倒出水的唯一方法是朝向天空!
当然,要完成这个小小的物理特技,飞机必须以某种持续的圆形路径飞行;《壮志凌云》式的机动动作会搞得一团糟。
照片中,从旋转中心向外移动的不仅仅是水,还有人的血液。在拍摄上述照片时,飞机旋转产生的离心力将血液推向了男子的脚部。这对他们来说可能不是问题,但更剧烈的旋转会使其成为一个严重的问题。以惊人速度飞行的战斗机飞行员在进行急转弯或曲线飞行时,必须穿上特殊的抗荷服,否则会有大量血液涌入他们的脚部,导致他们昏厥。
我不知道我们如何拍摄到有人在空中杂技表演中血液被离心力向上推向天空的照片,但我肯定很想看看。
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*图片来源:
除了这张照片被匿名归功于Facebook上的某个匿名人士之外,我无法找到图片的来源。有人知道吗?
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