从农村版飞车走壁看保证表演取得成功的速度条件

飞车走壁

近日，微主在今日头条视频中看到一则农村版的飞车走壁，感觉非常有趣，非常适合用于圆周运动部分教学的生活化素材。

农村版飞车走壁

看到视频中的飞车表演，相信不少网友会联想起火车转弯运动模型。参考火车转弯运动模型，从理想化模型的角度来看，其实就是重力与斜坡弹力的合成指向水平轨道圆心，提供了自行车和表演者在水平圆轨道上做匀速圆周运动的向心力。

不过，如果仔细观看视频，就会发现自行车与斜坡并不垂直，而是向上偏，这说明自行车有向下滑动的趋势，因此必然受到指向斜坡顶部的静摩擦力。

受力分析

那么，在有摩擦力存在的前提下，骑车人在做飞车走壁表演时，他的骑行速度在哪个范围以内是安全的呢？

由受力分析图示可知，自行车和表演者组成的系统受到竖直向下的重力、与斜坡垂直的弹力和指向坡顶的静摩擦力。自行车和表演者组成的系统应该遵循的方程组为

方程组

由方程组可解得自行车和表演者组成的系统的最小速度、最大速度和理想速度分别为

相关速度

从兼顾省力和安全的角度来看，表演者的骑行速度应该略大于安全范围内的最小速度，这样可以以较小的速度完成表演。

如果表演者比较多，由于每个表演者的安全速度区间存在交叉重叠，表演者们可以在安全速度的交叉重叠区间内实现同步运动，可以拼成各种的图案进行表演。

飞车组团表演

这种多车同步组团表演，利用火车转弯的理想化模型是无法解释的，必须考虑车子所受到的侧向摩擦力。

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