看过杂技的人,无不为演员精湛的技艺所折服,尤其是高难度的平衡动作,更令人叹为观止。你看那表演椅子顶的演员,在他身下,一共放了七把椅子,而最下面的椅子的四条腿放在四个啤酒瓶口上,啤酒瓶放在一个高脚桌上,总有五、六米高。这时另一个演员小心翼翼的撤去一个啤酒瓶,顿时一条椅子腿悬空,观众为之提心吊胆,很为演员的安全捏一把冷汗,然而演员却做着各种轻盈的动作,悠然自得。
扛杆节目更是惊人。女演员肩头扛着4.5米长,碗口粗的竹竿,竿顶缚有约2米长的短横梯。一个女演员爬上短梯的一端勾着双脚倒挂着,脖子上挂了一个绳圈,另一个演员把后仰的头套在绳圈里,变着花样,做出各种优美的动作。这时,弯曲的竹杆在不断地倾斜并激烈地晃动着,摇摇欲倒,万分惊险。但是演员们却喜笑盈盈,坦然自若。
走钢丝的人,手持横杆或花伞在钢丝上行走如飞,甚至翻筋斗,骑独轮车等等,令人头晕目眩,赞叹不已。
诸如此类惊险的节目,数不胜举,除了演员娴熟的技巧之外,你可曾知道,还有奥妙的科学道理,这就是演员充分地运用了物体平衡的原理。
(一)椅子顶为何不会倾倒?
杂技里的椅子顶,只有在稳定平衡下才能进行。人和椅子所构成的系统的支面,就是四只啤酒瓶所围成的面积。不论演员在顶部的椅子上怎样表演,只要系统的重力作用线通过支面的话,系统就能随时保持平衡。不过要做到这一点谈何容易。虽然都是稳定平衡,但是稳定的程度是不同的(简称稳度)。正如一块砖,平放、侧放和立放都属稳定平衡,但是三种位置的稳度是不同的。
怎样才能增大稳度呢?我们先来做个实验。把一支长蜡烛立在桌子上,稍一振动就会翻倒。如果把蜡烛粘在一块较大的木块上,就稳定多了。倘若再用一块更大的木板,蜡烛就会立得更稳。可见增加物体的支面,是提高稳度的有效措施。
把一个圆锥体,底面朝下就能稳稳地放在桌面上,如果朝上就很难放稳,即便放稳,也是一碰便倒。由此可见,物体的稳度又和重心的高度有关。重心越高,稳度越小;重心越低,稳度越大。
我们再来看前面说过的椅子顶的难度究竟在哪里?当椅子一把又一把加高的时候,演员和椅子组成的系统的重心也随之升高,最后可达5米左右,这时的系统是稳度很小的稳定平衡。加上演员要表演各种动作,因此要使系统的重力作用线不超出支面,是很不容易的事。
撤去一只啤酒瓶后,系统的支面几乎减少了一半,稳度更小了,这就难上加难。为此,演员必须把身体的重心移向撤去酒瓶的另一边,使系统的重力作用线落在三只酒瓶围成的支面里,才能保持系统平衡。在各种高难度的表演中,重心的位置瞬息万变,为了随时掌握平衡,演员不知洒下多少汗水和摔过多少筋斗,才能掌握这一娴熟的技艺哩。然而,功大不负有心人,有志者事竟成。
(二)扛杆的秘密
扛杆是一种什么平衡呢?如果竹竿长为4,5米,整个系统的重心大约在离底部为3米的地方。而竹竿底部的直径最多不过十几厘米,相对于重心的高度,这个支面是相当小的。整个系统,重心高、底面小,故头重脚轻,只要竽顶有五、六厘米的偏离(这时偏离的顶角不到1°),系统便会失去平彻而倾倒。因此扛杆是一种不稳平衡。奇怪的是,扛杆并非一碰便倒,虽然摇摇晃晃,但却并没有歪倒,这是为什么呢?
秘诀就在于扛杆的支面是不断移动变化的。表演时,肩上扛着竹竿的演员,总是仰着头,密切地注视着竹竿的动向,凭着敏锐的感觉,用机智灵巧的动作,或左或右,或前或后移动着身体,随时调整竹竿支面的位置,使整个系统的重力作用线始终通过支面,保证系统平衡。
最扣人心弦的动作是,两个演员在横梯的右端表演,竹竿倾斜得几乎要倒下去了。然而,这种大角度的倾斜,正是系统平衡的需要。演员到了横梯的右端,系统的重心向右移动了。为了保持系统平衡,扛杆演员必须有意识地把支面也向右移,使重力作用线仍通过支面。所以观众为大角度倾斜而提心吊胆,而演员却若无其事的在表演。
你也许会想:“扛杆难在系统的重心高,支面小,平衡不好掌握。要是竹竿短一些,重心低一些,就一定容易表演得多了。”
事实恰恰相反,短竹竿比长竹竿更难表演。这是由于平衡的稳度决定于哪一种更容易调整支面。比如你可以做一个顶铅笔和顶一根长二、三米的竹竿的对比实验,就会有直接的体会了。由于竹竿的重心高,转动惯量大,从开始倾斜到倾倒所需的时间长,你就有比较充裕的时间来调整支面,使它保持平衡。而铅笔的重心低,倒下的时间短,要使它仍保持平衡就很难。由此可见,对于稳定平衡,重心太高是一个不利的条件;而对于不稳定平稳,它却又成为维持平衡的条件了。
(三)走钢丝绳比扛杆容易吗?
不少人认为,走钢丝绳不如扛杆难。殊不知,二者相比,前者的难度更大。
这是由于走钢丝绳演员的重心位置最高也不过1米左右。身体稍有倾斜,倒下的时间也就很短。因此及时调整重心的位置。使重力作用线始终通过支面是很难的。有人认为走钢丝绳容易,是把支面不能移动的平衡问题套用到支面可以移动的平衡问题中来了。
如果你有兴趣可以做一个“会走钢丝的小人”,而且它还是单腿走钢丝,比真人的技艺还要高超一筹。你可以用橡皮泥(比较粘的泥土也行)捏一个小人的身体、头和手,而腿用两条短木棍做成。为便于放到钢丝上,要站立的那条腿下面可以挖一个小槽。然后在小人的腰部斜插两根长10厘米以上的铁钉,使小人和铁钉组成的系统的重心落在小人脚底下面,这是成败的关键。
你把小泥人开糟的腿放到倾斜的绷紧的金属丝上,泥人就会沿着金属丝缓缓向前滑动 (如果滑不动,可以推它一下)。别看它颤颤巍巍的,却永远不会失足!小泥人“技艺”这样“高超”,秘密就在于它的重心落在金属丝(支点)的下面,是一种稳定平衡。倘若拔出两根铁钉,泥人就会失足落地,这是由于它的重心移到金属丝(支点)上面的缘故,变成不稳定平衡了。
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