2025年高考生活物理：走鋼絲繩的力學(xué)機(jī)理

　　走鋼絲繩的力學(xué)機(jī)理

　　有“高空王子”之稱的美籍加拿大人科克倫，曾于1995年10月28日上午，在毫無(wú)保護(hù)的情況下，手握10m長(zhǎng)桿，頭頂藍(lán)天白云，足踏細(xì)細(xì)鋼絲，居高臨下375m，迎著瞿塘峽口的三級(jí)微風(fēng)，健步跨越了640m寬的江面，成為從鋼絲上跨越長(zhǎng)江三峽的世界第一人。今年9月24日晚上，科克倫又輕輕踩上一根掛在上海浦東兩幢大樓之間、高度為110m、長(zhǎng)度為196.4m的鋼絲，迎著每秒三到四米的東南風(fēng)，穩(wěn)步向前走去，18min后，順利抵達(dá)終點(diǎn)。科克倫在如此危險(xiǎn)的高空走鋼絲之所以能獲得成功，是因?yàn)樗�充分運(yùn)用了力學(xué)原理。

　　他手里握著的那10m長(zhǎng)桿是鈦合金制成，重約250N，并用特制的背心使金屬桿的重量均勻地分在兩肩上。這10m的長(zhǎng)度，這250N的重量，它包含著豐富的力學(xué)道理。

　　（1）金屬桿的重量必須是科克倫能較輕松承受的重量。由慣性知識(shí)可知，物體的質(zhì)量越大，其保持原有狀態(tài)的慣性也越大。科克倫由于附加了金屬桿，使得他的總質(zhì)量增大，因而其慣性也隨著增大，從而使科克倫保持平衡的穩(wěn)定性增加了。

　　（2）由于附加了金屬桿250N的重量，使科克倫對(duì)鋼絲的正壓力增大，據(jù)f=μN可知，科克倫腳下摩擦力也增加了許多。而科克倫正是利用腳下的摩擦力來(lái)精確調(diào)節(jié)自己重心的位置，使身體的重力垂直通過(guò)位于腳下的鋼絲軸心（物體重力作用線通過(guò)支點(diǎn)時(shí)，其平衡狀態(tài)最穩(wěn)定）這額外增加的摩擦力大大增加了他調(diào)控自己重心位置的能力，并阻礙了他的身體左右方向的晃動(dòng)。

　　（3）當(dāng)金屬桿橫截面積一定時(shí)，由其長(zhǎng)度的增加所決定的縱向截面積的增加，能加大空氣對(duì)金屬桿的阻力作用，而這種阻力作用使得科克倫沿鋼絲繩前進(jìn)時(shí)的平衡性得到了加強(qiáng)，并進(jìn)一步阻止了他身體的左右晃動(dòng)，這就是桿為什么有10m之長(zhǎng)的科學(xué)道理。

　　（4）金屬桿是科克倫應(yīng)付緊急情況的護(hù)身符。如風(fēng)力加大等偶然事件在途中出現(xiàn)，使身體重心偏向鋼絲繩的一側(cè)時(shí)，金屬桿就變成了他的救命之桿。這時(shí)，他必須緊急啟用又一力學(xué)原理：當(dāng)作用在物體上的各個(gè)力對(duì)支點(diǎn)的合力矩為零時(shí)，該物體保持轉(zhuǎn)動(dòng)方面的平衡。這一原理說(shuō)明的就是：當(dāng)他身體重心偏向一側(cè)時(shí)會(huì)有一個(gè)使身體繞鋼絲繩翻轉(zhuǎn)的重力矩產(chǎn)生，這時(shí)若及時(shí)使長(zhǎng)桿在水平方向向另一側(cè)移動(dòng)，就可產(chǎn)生另一個(gè)相反的重力矩來(lái)使身體保持平衡。

　　另外，科克倫那寬大飄逸的服裝，他那特制的軟底鞋，也極利于增加他身體的穩(wěn)度。正是力學(xué)原理的熟練運(yùn)用使得科克倫臨危不懼，天塹變通途。

相關(guān)推薦：

　　高考物理知識(shí)點(diǎn)匯總

最新高考資訊、高考政策、考前準(zhǔn)備、志愿填報(bào)、錄取分?jǐn)?shù)線等

高考時(shí)間線的全部重要節(jié)點(diǎn)

盡在"高考網(wǎng)"微信公眾號(hào)