我們時常祝福自己的患病親友“體重增加”。假如這句話的意思隻是這麼一點,那麼,用不到加強營養,也用不到特別注意健康,很快就可以使體重增加:隻要坐到“轉車”上就可以了。坐在“轉車”上旋轉的人根本就沒有想到,他坐在轉車上,體重真的增加了。下麵的簡單計算,可以告訴我們增加了多少。
設MN是轉車車廂繞著旋轉的軸,轉車轉動的時候,四周懸空的車廂和乘客一起,在慣性作用下有順著切線方向運動的趨勢,因此離開了轉軸,成了傾斜狀態。這時候,乘客的體重P分解成兩個分力:一個力R,水平向軸的方向,這是維持圓周運動的向心力;另一個力Q,沿著懸索的方向,把乘客壓向車廂底上;這個力給乘客的感覺就仿佛是體重一般。我們看出“新的體重”要比正常體重P大,等於P/cosα。要求出P和Q之間的α角的值,應該先知道力R的大小。這個力是向心力;因此,它所產生的加速度是:
a=v2/r
式中,v是車廂重心的速度,r是圓周運動的半徑,就是車廂重心跟軸MN之間的距離。設這個距離是6米,轉車轉數是每分鍾4轉,那麼,車廂每秒鍾轉出全圓的1/15。從這裏算出它的圓周速度是:
v=1/15×2×3.14×6≈2.5米/秒
現在來求由力R產生的加速度的值:
a=v2/r=2502/600≈104厘米/秒2
因為力是跟加速度成正比的,所以
tanα=104/980≈0.106;α≈6°
我們方才已經知道,“新的體重”Q=P/cosα。因此:
Q=P/cos6°=P/0.994=1.006P
假如一個人在正常條件下體重是60千克,那麼現在的體重就增加了大約360克。
在這種一般的、轉得比較慢的轉車上,體重的增加並不顯著,但是在半徑小轉速高的離心機械上,這種重量的增加有時候可能達到極大的數值。有一種名叫“超離心機”的裝置,它的旋轉部分每分鍾可以轉80000轉之多。如果使用這種裝置,可以使重量增加25萬倍!在這種儀器上試驗的最小的水滴,如果它的正常重量隻有1毫克,就會變成1/4千克的重物。
目前,大型的離心機被用來考驗人對大幅度超重的耐力,這對實現今後的行星際航行具有極其重大的意義。隻要通過一定方式選定半徑和旋轉速度,就能使被試驗的人得到所需要的加重。實驗證明,人無疑可以在幾分鍾之內承受本身體重四五倍的超重,對身體沒有危害,而這就可以使他能夠安全地向宇宙空間飛去。