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少年儿童时期玩过的游戏(十九) 荡秋千

 彩云间 2010-11-25

少年儿童时期玩过的游戏(十九) 荡秋千

    小时候,我喜欢荡秋千。那时,交大校园里两处有秋千。一处在南操场北边;一处在学校的商店西边,其北面是新华斋,南面是校医院。后面一处离我家近,我常常在那里荡秋千。那个秋千的铁架有6-7米高,踏板是厚木头板,绳索是材质优良的粗麻绳,后改用铁索。

    开始荡秋千时,我是坐在踏板上,由别人推或拉,也就是秋千在来回摆动到一定的位置时,有人顺着秋千的运动方向推或拉一把,这样秋千就荡得越来越高。这种方法对于年幼的孩子适用.

    随着年龄的增长,我就不满足于坐在踏板上,由别人荡自己,而要站在踏板上,自己荡起来。

    靠自己把秋千荡上去,需要一定的技巧。在开始登上秋千的踏板时,要有一个初始速度,使秋千有一个小的摆动。这个初始速度可以由别人推动而获得;也可以自己跑动中踏上踏板,或将踏板拉开一个角度后踏上踏板而获得。

    然后,随着秋千的摆动,站在踏板上,有节奏地作下蹲和起立的动作。当秋千下落时下蹲,秋千上升时起立。只要下蹲和起立的动作与秋千的摆动协调,秋千就会越荡越高。为了加快荡高的速度,在起立的同时,我的双手还将绳索向两边撑开。当我荡秋千熟练后,还可以在完全没有初始摆动的情况下,自己站在静止的踏板上,把秋千荡起来。

    春天,当秋千缓慢摆动时,微风拂过我的脸颊,翠绿的柳条、粉红的桃花在眼前流动,心旷神怡的感觉油然而生。秋千越荡越高,最后踏板的高度与秋千铁架的横杆一样高了!那时的感觉真好!当脸向上时,只见蓝天白云;当脸朝下时,只见草地和地上人的头顶。太刺激了!随着秋千来回的摇荡,心也跟着摇荡起来。秋千下落和上升,我的心跳也在起伏,无法用语言形容。秋千通过最低点时,速度最快,那时耳边的风声呼呼作响,就像把头探出急驰的列车车窗听到的声音。

    长大以后,我才知道为什么可以把秋千越荡越高。从力学上来看,秋千是一个力学系统,它所受的外力有两个:一个是向下的重力;另一个是沿着秋千绳索、作用在悬挂点的拉力。只有在外力不断对系统做功时,秋千才会越荡越高。上述两个外力,因为拉力作用的方向总是和秋千运动的方向垂直,所以不对系统做功。只有重力在秋千摆动的每一个来回做功。人的重心在站立时比下蹲时要高,因此,按照上述荡秋千的方法,处于上升状态的秋千比下降状态的秋千重心要高。这样,作用于重心的重力在秋千上升时对悬挂点的力矩,比下降时为小,所以秋千下降时重力力矩对系统所做的正功,大于秋千上升时所做的负功的绝对值,即重力对悬挂点的力矩一上一下所做的总功为正。系统的每一摆动周期都有能量输入,秋千就越荡越高了。

    秋千系统中的动能和势能在不停的转化中,当踏板处于最低点时,系统的动能最大,势能最小;当踏板处于最高点时,系统的动能最小,势能最大。

    后来,我在电磁学课上,向学生介绍LC振荡电路时,用荡秋千来对比。一个孩子坐着荡秋千,如果没有人推拉,振荡的振幅就会越来越小;如果有人在适当的时机用适当的力推拉秋千,就可以保持秋千的振幅不变。LC振荡电路中的电磁振荡,如果没有能量补充,振荡的振幅就会越来越小;如果在适当的时机用适当的方式给电路补充能量,就可以保持电路电磁振荡的振幅不变。电子管或晶体管电路就可以胜任补充能量的任务。LC振荡电路经过改造,可以形成发射电磁波的天线。

    孩童的游戏中往往蕴藏着丰富的科学知识,也可能为迈进科学殿堂做一小块垫脚石!

 

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