第二章趣味科學發明4
倒立的人
世界上隻有蒼蠅、蚊子等昆蟲可以停留在天花板上，連鳥也不能倒抓在天花板上。可是，魔術師卻能借助於力學裝置成為“人蠅”，倒吸在天花板上行走。
在劇場的天花板上掛著一塊75米長的木板，木板朝下的一麵漆著油漆並打蠟上光，目的是使表麵光潔平整，讓吸盤可以牢牢吸在上麵。表演開始時，一位小姐坐在緊挨木板上頭的秋千上，腳上穿著一雙像溜冰鞋那樣的高幫靴子。隻見她在秋千上做一個倒立動作，用腳蹬住那塊木板。然後雙手放開秋千，嗨！她居然頭朝下，身體掛在木板上了。一開始，她以很小的步子倒退著走，接著又往回返程，也是倒著走。幾個來回一走，博得滿堂喝彩。
這個魔術成功的關鍵在那雙靴子上，原來這雙靴子的鞋底裏裝有氣動裝置，每隻氣動裝置所產生吸力足以支持兩倍於表演者體重的重物。因此，當魔術師在天花板上行走時，即使隻有一隻腳與木板接觸，它也足以把她牢牢吸在上麵。當然，靴子裏還有一套緊固裝置，可以把表演者的雙腳牢牢縛在靴子裏，為了預防萬一，天花板下設有一張安全網。
真假子彈
世界著名的魔術師托裏尼，每次演出的壓軸戲總是“退爾槍”。由他兒子扮演瑞士民族英雄威廉·退爾的兒子，將一隻蘋果放在他口中，用嘴咬住。托裏尼請一位觀眾拿起一把手槍，在眾目睽睽之下將一顆子彈推上鏜，隨後讓他對準蘋果開槍。“乒”的一聲，子彈在煙霧中飛出，隻見小托裏尼安然無恙，而子彈卻留在蘋果中。
人們從力學角度去思考，怎麼也無法解釋快速飛馳的子彈會被一隻蘋果擋住。其實這個魔術的竅門在子彈上。總共有3顆子彈，2顆是真的，1顆是假的。起初，觀眾拿的是一顆真子彈，當托裏尼把它推上鏜時換成了假子彈。這顆子彈看上去和真的一模一樣，隻是一受到壓力就會粉碎。因此，一開槍它就馬上散成無數細粒，像灰塵一樣四處飛揚，觀眾看來還以為是子彈射出後的火藥煙塵。當然，蘋果中的子彈是事先埋藏在裏麵的真子彈。它當然與托裏尼向觀眾出示的那顆真子彈一模一樣。
這個魔術的關鍵是製造假子彈，它既要在外形上與真子彈一模一樣，又必須在槍擊的壓力下碎成粉末。有一位魔術師為節約成本，表演時用的子彈在“肥皂彈”的外麵滾拌上石墨粉。可是，有一天晚上演出時，“肥皂彈”出了事故。它沒有粉碎，結果打在表演者的臉上，使他受了重傷。原因在於那顆“肥皂彈”因放置時間較長，肥皂本身凝固了，結果射出以後沒有粉碎。
高高的自來水塔
扭開水龍頭，自來水就嘩嘩地流出來了。
自來水是從哪裏來的呢？你一定會想到深埋在地下的水管。但要追尋水源，那就得循著自來水管，到自來水廠裏去看看。原來，那些埋在地下的水管，都是和自來水廠裏一座座高高的水塔連接在一起的。
那麼，這些水塔又有什麼用呢？我們不妨舉一個小小的例子。澆花的時候，如果你把水壺稍微側一點，流出來的水流又細又慢；要是將水壺側得厲害些，噴出的水流就又粗又急。這是什麼原因呢？原來，水越深，壓強就越大。水的深度每增加10米，壓強就會增加大約1個標準大氣壓。讓水壺側過來，就是讓水麵相對於噴嘴的深度加大，水的壓強也會跟著變大，水流噴出來時就又粗又急。
我們再來看看高高的水塔。如果一個水塔的高度為10米，另一個水塔的高度隻有5米，那麼高10米的那個水塔塔底的水流壓強，比高5米的那個水塔塔底的水流壓強大40千帕左右。倘若兩個塔底的出水口大小一樣，它們同時開放，壓強大的自然比壓強小的出水急。因為自來水要供應地勢高低不等的各處用戶，如果沒有足夠的壓強，地勢高處的用戶就會得不到水，所以水塔一般都造得很高。
在現代化的大、中城市，由於水網範圍寬，管路阻力大，光靠水塔來產生壓強是不夠的，還得借助於很多加壓水泵。
頭頂飛壇
大家都知道，一塊小石頭從高處落下，就可能打破頭。那麼一個雜技演員，為什麼能用頭頂住從高處落下的壇子，而不會受到傷害呢？
原來，當我們要接住一個從上麵落下來的物體時，不但要受到物體本身的重力作用，還要承受一個緩衝力的作用。這個衝力的大小不是固定不變的，它跟物體的輕重和衝過來的速度有關，還與我們使它停止的快慢有關。物體重、速度大和停得快，都會使衝力加大。如果我們有辦法使它慢慢地停下來，就能減小這種衝力。
你可以試一下。把一串鑰匙向上拋到3～5米，等它落下來時，把手心攤平不動，任憑鑰匙掉在手上，手心會感到很痛。如果我們密切注視著下落的鑰匙，當鑰匙快掉到手上時，手也順勢向下移動一小段距離，使鑰匙慢慢地停在手中，手心就不感到怎麼痛了。可見，用後一種辦法去接鑰匙，鑰匙對手心的衝力小。我們稱這種作用為緩衝作用。
現在再來看一看雜技演員是怎樣表演頂壇的。
雜技演員表演頂壇時所用的壇子通常不過10多千克，要是把它頂在頭上不動，也不算什麼新鮮事兒，幾乎人人做得到。如果把壇子拋上去，等它落下來再用頭去接，一般人是難以承受的。
如果你仔細觀察，會發現雜技演員在用頭接壇的時候，他並不是站立著不動的，而總是先叉開兩腿立好馬步姿勢，當壇落下剛剛碰到頭頂時，他就立刻隨著壇的下落向下蹲，這就和你用向下移動手的辦法去接鑰匙一樣，頭上受到的衝力就不會很大。如果壇從1米高落下，並使停止運動的時間延長到2秒左右，頭上受到的衝力不過200牛頓。經過長期訓練的人，完全能夠承受這樣大小的力。
可是，一般沒有經過訓練的人，僅懂得了道理，決不能冒冒失去地去試一試，那是很危險的！
泥地難騎車
在軟軟的泥地上騎自行車時，自行車的兩個輪胎就像是漏了氣似的，蹬起來特別費力。這是什麼緣故呢？
想想看，你在雪地裏或是在泥沼地裏走路時，不也是感到很難起步嗎？這是因為腳踏在雪地裏或泥沼地裏的時候，人的體重就壓在腳底那麼大的一塊麵積上，這時候，腳對地麵產生了一個較大的壓力。因為雪或泥沼地的彈性係數和彈性限度都非常小，也就是說，在不太大的壓強的作用下，就會發生較大的形變，而且不能自己恢複原來形狀，所以腳就陷進了軟軟的雪或泥裏了。這樣，當你再想起步時，就不得不把腳抬得比平時走路時高才行。因此就感到比較吃力了。
在泥地裏騎自行車也是這樣，由於車輪對地的壓強，使泥地被壓出一條深溝。這樣，車要前進，首先必須要把自行車的輪子從溝裏抬起來。而且泥地越軟，車輪陷得越深，深溝對車輪前進的阻礙越大，使自行車前進所需要的推力也越大。所有這些因素都要求人對自行車的踏腳施加更大的作用力。因此，在泥地上騎自行車特別費力。
青魚哪去了
從前，曾經發生過這樣一件事：一個商人在荷蘭向漁民買進5000噸青魚，裝上船從荷蘭運往靠近赤道的索馬裏首都摩加迪沙。到了那裏，用彈簧秤一稱，青魚竟一下少了三十多噸。奇怪，到哪裏去了呢？被偷是不可能的，因為輪船沿途並沒有靠過岸。裝卸中的損耗也不可能有這樣大。大家議論紛紛，誰也沒法揭開這一秘密。
直到後來，才真相大白。魚既沒有被偷，也不是裝卸造成的損耗，而是地球自轉和地球引力開的玩笑。
原來，一個物體的重量，就是物體所受的重力，是由地球對物體的吸引所造成的。但地球不停地轉動，會產生一種慣性離心力。因此物體所受重力的大小，等於地心引力和慣性離心力的合力。又因為地球是個稍扁的橢球體，越近赤道，地麵與地心的距離越遠，地心引力也就小一點。所以，物體的實際重力，應當是地心引力減去慣性離心力在垂直方向的分量。5000噸重的青魚，從地球中緯度的荷蘭運到赤道附近的索馬裏，重量必然逐漸減小，難怪過秤時就短少了三十多噸。
如果登山運動員從珠穆朗瑪峰采集到一塊岩石標本，把它送到北京時，它會變得重一點；要是請宇航員把它帶到地球引力所達不到的太空，它又會變得沒有重量了。它們的道理也一樣。但是，不論物體的重量怎樣變化，它們的質量卻是不變的。我們還應注意，物體重量的變化，隻有用彈簧秤才能稱量出來，借用天平或杆秤是看不出來的。
膨脹的餃子
如果你是北方人，你一定喜歡吃餃子，那麼，有幾個關於餃子的問題你回答得出來嗎？
為什麼生餃子剛倒進鍋裏去的時候要沉下去？這是第一個問題。
為什麼餃子煮熟以後會浮起來，並且隻有浮起來的餃子才是煮熟了的？這是第二個問題。
為什麼餃子冷了以後，又要重新沉入鍋底？這是第三個問題。你想想看，怎樣回答？
生餃子倒下鍋以後，它的比重比水大，所以都沉下去了。但是煮熟以後，為什麼又會浮起來呢？
原來，隨著爐子的加熱，鍋中的水和餃子都慢慢地熱起來了。我們知道熱的物體是要膨脹的，餃子也不例外。餃餡和餃皮吸飽了熱水以後，漸漸脹起來，體積自然就增大了許多。這一點，你一定很清楚，熟餃子確是脹得鼓鼓的，比生餃子大得多。餃子的重量並沒有增加，當體積增大以後，單位體積的重量就減小了。等到餃子煮熟，餃餡和餃皮都充分膨脹以後，它的比重就變得比水的比重還小，所以就浮起來了。吃浮起來的餃子，當然不會有夾生的了。
餃子煮熟浮起來以後，當它稍冷的時候為什麼又沉下去了呢？原來膨脹快的東西，也一定收縮得快。當水冷下來以後，餃子又收縮得快。收縮以後的餃子，單位體積的重量又增加了，它的比重又變得比水大了，所以又沉入鍋底了。
南方人愛吃湯團、餛飩，煮湯團、餛飩同煮餃子的情況是一樣的，道理也是一樣的。
請看，就在餃子沉浮這樣一個小事情中，也有這麼多的科學道理。
轉個不停的溜溜球
溜溜球是很有趣的健身玩具。玩溜溜球時，用手抓住繞在溜溜球短軸上的繩子的一端，把球向下扔出去，球隨著纏繞它的繩子一圈圈鬆開，轉了起來。當繩子全部拉直時，溜溜球又會轉上來，並使繩子沿相反方向纏繞在短軸上，直至又回到手上。再次將球扔出去，球又會轉回來，如此往複，樂在其中。