拐弯的学问

在日常生活里，拐弯是习以为常的事情，因此很不为人所注意，更不会有人专门去研究它，然而你可曾知道，当运动得很快的物体急转弯的时候，却并不显得那么轻松，甚至要出危险，发生车毁人亡的惨祸。这就提醒人们，拐弯并不简单，里面是有学问的。

拐弯就是物体的运动方向发生了变化，由直线运动变为曲线运动。最简单的曲线运动就是圆周运动，比如各种车轮上诸点的运动，钟表上指针的运动等等都是圆周运动。而拐弯可以近似地看作是圆周运动。

任何做圆周运动的物体都要受到向心力的作用。例如，你在绳子的一端拴一个小球，让它在一块光滑的水平面上做圆周运动。这时你的手必须用力拉住绳子，这个拉力就是使小球做圆周运动所需要的向心力，一旦松手，向心力消失了，小球也就不再做圆周运动，而是由于惯性沿着圆周的切线方向飞出去。

那么，这个向心力究竟是从哪里来？在力学里介绍过重力、弹性力和摩擦力，向心力和上述三种力有什么关系呢？让我们以人跑步为例来说明吧。大家知道，人在直道上跑时，身体是直的，重力和地面的支持力互相抵消，合力为零，没有向心力的作用，但是在弯道上跑的时候，身体再保持挺直就一定不能绕过弯道，必须将身体向内倾斜才能顺利通过，这是为什么呢？

原来身体向内倾斜时，重力G和支持力N不在一条直线上，它们共同作用的结果（按力的合成法则），产生了沿水平方向指向弯道内侧的合力F，这个合力就是人拐弯时所需要的向心力。根据向心力公式，跑的速度越大，弯道的半径越小，维持圆运动所需要的向心力就越大，因此身体向内侧倾斜便越甚。比如滑冰运动员的速度比较快，因此在拐弯时身体倾斜得也就越厉害。

大家看飞车走壁的杂技节目，摩托车沿着圆台形陡峭的墙壁风驰电掣般地旋转着，人和车身倾斜得几乎保持水平姿态，观众为之目瞪口呆，提心吊胆，很担心连人带车滚落下来。人们哪里知道，这种吓人的倾斜正是为了产生足够大的向心力的应急措施，从而保证了人和车的安全。在这里，飞车运动员做圆运动所需要的向心力，就是重力G、墙壁的支持力N（弹性力）和车轮跟墙壁之间的滑动摩擦力f这三种力共同合成的结果。由此可见，向心力并不是一种新力，在力学中它只不过是重力、弹性力，摩擦力中的一种或几种所合成的合力而已。