增加重量的简易方法

我们经常祝愿自己过于消瘦的亲友“增加体重”，如果这句话只取表面的意义，那么无须加强营养，也不必担心自身的健康，只要坐在旋转木马上就可以快速增加体重了。骑旋转木马的人通常并不知道，坐在旋转木马上他们的体重确实会增加。通过一个简单的计算，我们就可以得知重量增加了多少。

如图35，假设MN是旋转木马的轴，所有的旋转木马都围绕着它旋转。当转动开始时，它周围悬挂的木马与乘客一起，在惯性的作用下沿切线方向运动，并且远离了轴，造成了倾斜状态。此时乘客的体重P可以分解为两个力，一个是水平的力R，指向轴的方向，是维持圆周运动的向心力；另一个力Q的方向是沿着绳索将乘客按在木马上，并给乘客带来像体重一样的感觉。我们可以发现，新的体重要大于正常的P，并且等于P/cosα。为了求出力P与力Q之间的夹角α，就要先知道力R的大小。因为R是向心力，所以它所产生的加速度：

a=v²/r

图35　旋转木马的真实动力，作用在车厢上的力

此处的 v是车厢重心的速度，而r是圆周运动的半径，即车厢的重心到旋转轴MN之间的距离。假设此距离为6米，而旋转木马的转数为每分钟4圈，即每秒钟1/15转。因此它的线速度：

v=1/15×2×3.14×6≈2.5米/秒

现在我们可以得出加速度的大小：

a=v²/r=250²/600≈104厘米/秒²

因为力与加速度成正比，所以：

tanα=104/980≈0.106；α≈6°

我们首先得出新体重Q=P/cosα，就是说：

如果一个人平时的体重是60千克，那么他现在的体重大约增加了360克。增加的这部分重量不会对人的健康产生任何影响，甚至与在静止的地面上相比，都没有人能感觉到。

如果在平时，转速较慢的旋转木马上这种重量的增长会非常微小，但是在半径较小的高速离心机里，这种重量的增加有时会特别大。在美国的实验室里有一种类似的装置，叫“超速离心机”，它的旋转部件的转速可以达到每分钟80000转，使用这种装置，可以使重量增加25万倍！在这种装置上，原本重一毫克的一小滴液体可以变为250克。

现在，你们在向亲友们祝福时应该很谨慎地不再说增加体重，而说增加身体质量了。