平衡之美III

生活科學趣談

科學原理:
演員的身高體重得配合 不倒翁道具,亦即演員與道具之系統質心必須位於底部圓球之球心下方,若高於球心則一推就倒地不起;反之,若低於球心太遠,則演員搖擺起來就很費力,而且擺幅不大就不精彩了

至於演員能增加不倒翁搖晃幅度的機制就如同盪鞦韆,只不過鞦韆的支點是在重心上方,而不倒翁的支點是在重心下方

以盪鞦韆而言,當鞦韆通過最低點(平衡點)時人得站起來,而在兩側最高點(端點)時則迅速蹲下來,盪鞦韆者藉由通過最低點之後將人體的質心抬高來對系統作正功。這是因為自己施力於腳下踏板的反作用力(正向力)是人所受到的外力,藉由這個外力讓人體的質心產生向上的位移分量就能作正功,譬如推牆時人會後退或是跳高的例子。雖然從最低點至最高點的過程重力是作負功,但是因為此過程的重力小於正向力,所以重力所作負功的量值小於人所作的正功,因此總功仍為正。反之,從最高點往最低點擺盪時由於人迅速蹲下,因此正向力小於重力,重力所作的正功大於正向力所作的負功,所以這個過程合力仍然是作正功。根據高中物理的「功能定理」:物體所受合力作功等於動能的變化量,所以一個週期下來,每次通過最低點的速率都能變快,鞦韆就能越盪越高了。

不倒翁道具的人體質心路徑則可以視為上圖的上下翻轉圖,請留意觀察從端點往最高點擺盪與從最高點往端點擺盪時表演者身體的姿態改變

OS:這腰力可不是 尋常人能練得來

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