漫谈“离心力”

◆王洪鹏

生活中我们都有这样的经历：下雨的时候，在雨水落到伞面上时快速转动伞把，雨水就会沿着伞的边缘甩出去；开车遇到道路的拐弯处，需要降低车速通行。然而，这里边蕴含着怎样的科学道理呢？

中国流动科技馆是流动的展览，是“科普轻骑兵”，可以让更多的观众感受科学的神奇。中国流动科技馆以及很多科普场馆中的经典展品——离心力演示器，演示的正是有趣的离心现象，揭示了离心效果与物体旋转半径、质量、转速之间的关系。

图/图虫创意

图 离心力演示器

离心力演示器主要由两个对称、呈倒“八”字形、可绕竖直轴转动的玻璃圆桶组成。两个玻璃圆桶里装入适量的清水，其中一个玻璃圆桶内放置一个木球，另一个玻璃圆桶内放置一个实心钢球。静止时钢球沉在水底，木球浮在水面。但是，当有人用手驱动转盘的时候，一个有趣的现象出现了——原来沉底的实心钢球居然浮了起来，而原来浮在水面的木球却沉了下去。为什么会出现这种不可思议的现象呢？其实，这就是离心现象。

我们知道，物体做圆周运动的时候，需要有某个力充当向心力，但是如果提供的力不够充当向心力的时候，就会出现离心现象。从效果上看，物体就像受到了一个相反的力，我们往往把这个从效果上看起来好像存在，但实际上并不存在的力叫做“离心力”。

如果用一个成语描述离心现象，“背道而驰”就很贴切。中国古代风扇车一般由车架、外壳、风扇、曲柄摇手、喂料斗及调节门等构成，其实质就是一架手动鼓风机。通过综合利用流体知识、惯性、杠杆等原理，人为使空气流动。风扇车采用轴向进风，在离心力的作用下，主要沿径向流动。从一定意义上说，中国的风扇车是所有离心式压缩机的祖先，对西方近现代鼓风机械的发明产生了一定的影响。日常生活中，洗衣机对衣物进行脱水、田径比赛中的链球运动等，都可以帮助人们理解离心现象。

“弯道超车”本是赛车运动中的一个常见术语，一般只在竞技超车中出现，指赛车手在拐弯处比在直线跑道上更易超越对手——为了保障安全，在拐弯处本应降速通过，但谁对车的掌控度更高，谁弯道超车的成功率就更大。

当你充分了解了离心力演示器的原理后也会明白，日常生活中为何要避免弯道超车——车辆转弯时的行驶速度越快，弯道半径越小，所需要的向心力越大，它与实际能够提供的向心力的差距就越大，也就是等效的离心力越大。车辆转弯时，在等效离心力的作用下会向弯道外侧偏斜，有发生倾翻和侧滑事故的可能。

趣味实践

自制离心玩具

首先，准备一根两端封闭且中间有一个小孔的玻璃管，再往里面装入两颗同样大小的玻璃球。将一根筷子伸进小孔将玻璃球分开，使玻璃管绕筷子快速旋转，这样两颗玻璃球很快就会分别移动到玻璃管的两端。

科学竞答

在以下常见的科学表演中，你知道哪一种是对离心现象的应用展示吗？

A.高速旋转的纸片切割PVC管

B.液氮吹乒乓球

C.矿泉水瓶吹气球

D.筷子提米