[科普中国]-你知道游乐场里有哪些牛顿定律的应用吗？

游乐场是许多人的童年回忆。但你知道吗，我们经常玩的游乐项目中还暗藏着牛顿定律。今天，就让我们在游乐项目中重温一下牛顿定律吧。

牛顿第一定律表明：物体具有保持原有匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这个性质叫作惯性。在游乐场中我们最熟悉的碰碰车，就涉及到了牛顿第一定律。相撞前，两辆碰碰车和车上的游客在同样做着匀速运动，但在相撞的瞬间，因为撞在一起后碰碰车停止运动，但车上的游客并不是车的一部分，由于惯性，他们要保持原来的运动状态，车上游客身体会向前倾斜。碰碰车相撞也包含了牛顿的第三定律：碰碰车的撞击是由一方撞向另一方的行为。但是，两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条线上。当一辆碰碰车撞向另一辆车，受撞击的车也会同时给撞击它的车一个反作用力。这也就是我们说的牛顿的第三定律。此外，很多人觉得特别刺激的“跳楼机”也体现了牛顿第三定律的原理。人们坐在座椅上系好安全带后，跳楼机启动，快速地上升到一定的高度，然后再载着人们加速下降。快速到达顶层时让人们产生超重感，而快速下降又让人们感受到了失重感。这也就是牛顿第三定律里描述的原理：物体对支撑物有向下的压力，支撑物也对物体有一个向上的支持力。

去过游乐场的人一定对过山车并不陌生。快速地由下及上，由上到下，此起彼伏的快速运动体现了牛顿的第二定律：物体加速度的大小和作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同。当过山车处于制高点时，在重力作用下向下加速滑动，在快速下滑的过程中，势能减小，动能增大，使过山车继续冲向下一个制高点，动能又迅速转化为了过山车的势能。而“海盗船”则是集合了万有引力和牛顿第二定律的原理。万有引力定律认为：大到宇宙天体，小到看不见的粒子，任何物体之间都具有相互吸引力，这个力的大小与各个物体的质量成正比，与它们之间距离的平方成反比。海盗船运行起来从最高点到最低点反复摆动，让游客感觉置身海浪之中。在启动电机时，从最低的平衡位置驶向平衡点另一侧最高位置。在关闭电机时依靠重力的作用，从最高点绕着船身悬挂点快速落下，这过程中将最高点的重力势能转化为下落过程中的动能。

本文由藁城九中物理一级教师张晓静进行科学性把关。

本作品为“科普中国-科学原理一点通”原创，转载时务请注明出处。