简介

玩跳楼机的前提条件和准备

物理解释

简介

玩跳楼机的前提条件和准备

玩跳楼机，会比过山车更加惊险刺激。因此，准备玩跳楼机的人，在身体素质和心理素质方面都需要有一定的条件，否则，玩的人会容易出现一些意外、玩过后会增大心理阴影。

物理解释

在一个环状的东西 (像甜甜圈一样) 四周坐满了人，沿着轴心的支柱缓慢地上升。到了离地面二十层楼的高度，你会感受到十数秒的宁静，然后「甜甜圈」带着所有的人在地心吸力下下跌，刹那间众人在惊慌中尖叫，就好像将要跌得粉身碎骨一样。在离地面很近的时候，「甜甜圈」突然减速了，最后安然地停下来。众人在犹有余悸之际，还在兴高釆烈地谈论着刚才的紧张剌激的经历呢 (图一)！我们在「跳楼机」中自由下坠时，会感受到一种「无重状态」，就好像航天员在穿梭机中漂浮着一样。为甚么物体在引力下自由下坠时会失去重量？这又与太空中的「无重状态」有甚么相似的地方呢？

首先想一想为甚么我们平日会感受到身体的重量。根据牛顿的万有引力定律，地球对我们的身体产生引力 (图二)。但原来地面对我们的身体也产生一个承托力，引力与承托力相等并互相平衡，我们才得以安然地站在地上不动。如果假想承托力消失，我们便会随引力下坠，掉进地球的中心了！这两个方向相反的力对我们的身体组织产生一种压力，使我们感受到自己身体的重量。

早在 17 世纪，伽里略 (Galileo) 已经发现不同质量的物体在引力下会以相同的加速度自由下坠。换句话说，如果我们可以忽略空气阻力的影响，任何物体在同样的高度会以相同的时间跌落地面。据说伽里略曾经在比塞塔顶掉下两个大小相等但质量不同的圆球，发现它们同时到地，验证了上述的原理 (图三)。让我们回到「跳楼机」的问题上。当「跳楼机」与你一同下跌时，「跳楼机」和你各自受到地球引力影响下跌，加速度相同，因此「跳楼机」对你几乎没有产生任何作用力，没有了地面或其它物体对你的承托力，你便会毫无束缚，完全感受不到身体的重量了。

事实上，航天员在穿梭机中感受「无重状态」，亦是因为他们在引力下自由下坠的原故。在绕地球的轨道上，穿梭机与航天员之间相对静止，于是航天员便可以在机仓中自由地漂浮着。与「跳楼机」唯一不同的是，穿梭机中的航天员是真正的失重，但是跳楼机的安全保险装置把人体与机器绑定，整体下降水平牵涉到人身上使得人体体液分布失衡，高密度脏器也是处在惯性上压的状态，容易血管出血等，从医学角度看，跳楼机和真人跳楼不仅有死与不死的区别，也有均匀受力和不均衡受力的区别。

聪明的同学可能会问，为甚么不同质量的物体会以相同的加速下坠？这又要用牛顿力学来解释了。我们知道，地球作用于物体的引力与地球的质量 和物体的质量 成正比，而与他们之间距离的平方成反比，

即

可是牛顿第二定律告诉我们，物体受力 作用时，加速度 与物体的质量 成反比，即

把两式合起来，我们有

于是加速度a便与物体的质量m无关了。