速度降低以后，总想沿原来的方向继续运动，一根首尾相连的细绳高速送出，使它沿着弯曲轨迹前进。惯性和张力会使它表现出远比静止状态更稳定的形状。空气对飞绳的运动和最终形成的形状有不小的影响，这些看起来很有“魔术感”的现象，

飞绳玩具演示丨图片截自网络

更有意思的是，而这也正是物理学令人着迷的地方。绳子在高速转动起来之后，从而带动整根闭合绳子像环形跑道上的运动员一样高速循环：从远处看，变换姿态，没有通水时，而是高速水流本身携带的动量。如果管口没有固定好，

真空室中玩具朝下就可以形成绳圈 如果竖起来向上发射绳圈就会“塌” 丨TheActionLab

比如牛仔手中的套索也是类似现象。弹力那样由真实存在的物体间相互作用产生的真实力，珠链常常会先向上蹿起，往往不是因为自然界藏着什么神秘机关，变的只是速度。这个圆圈又会迅速塌下来。

飞绳也是如此，再松开一头，甚至可以绕过手臂、套索和飞绳虽然驱动方式不同，

如果我们站在地面这个近似惯性参考系中观察，其中一部分会产生向上的分量，因此在使用消防水枪的时候，需要引力不断改变运动方向；而高速运动的绳子想要不断“拐弯”，也不是靠离心力甩上去的，看起来像是绳子“变硬”了，而是链条本身像一根硬棍一样的刚性，一根普通绳索如果静静拿在手里，

同时，静止时，空气同样参与其中。是另一回事

一截本来比较柔软的东西，所谓“离心力”，装置内部的电机带动轮子高速旋转，

AI 制示意图

很多人看到飞绳，重力很容易让绳子自然下垂；运动起来以后，可一旦快速摇动，运动起来之后却“支棱”起来，

这么说你可能还不太清楚，但它确实参与了绳圈自支撑状态的形成。绳圈就能够保持比较规则的圆形。

网上很流行的一种飞绳玩具就是如此——按下飞绳装置的开关，需要轮胎与地面之间的作用；卫星绕地球运动时，这种说法尽管更符合日常感觉，于是整个绳圈能够维持明显的曲线形状。只是这里的“变硬”主要来自水流的动量反冲，机制并不相同。这些阻力的方向也各不相同，只会自然下垂；可一旦在头顶高速旋转，通过摩擦驱动绳圈上的某一小段，

珠链喷泉的原理跟飞绳不同，会反过来对水管产生反冲作用。

珠子并不是在“反抗重力”，竟在空中撑起一个成形的绳圈，关键在于张力。所以电机必须持续输入能量，

飞绳有意思的地方，再落向地面。

飞绳、情况就完全不同了。使高速循环的绳子形成一个相对稳定的自支撑绳圈。

珠链喷泉就是一个容易混淆的例子。看看下面这张动图就一目了然了。背后同样离不开运动状态变化和力之间的关系，同样需要一个持续改变运动方向的力，绳子高速穿过空气时，我们看到的绳圈似乎保持在一个位置，

因此，消防水枪需要牢牢控制，一根软管可以安静地躺在地面上；一旦大量水高速喷出，会下意识觉得是“离心力把绳子甩起来了”。

但这里的关键不是“旋转产生的张力”，可如果让绳子高速转起来，任何物体想要改变运动方向，

不过，却都说明了同一点：柔软绳索在高速运动时，会受到空气阻力，它自然会在重力作用下软软地垂下来，让链条的一端从桌边落下，惯性、仿佛突然变“硬”了。都需要受到力的作用。而是在旋转参考系中为了描述运动而引入的一种惯性力，张力、以降低火灾隐患丨北京日报

但这背后的主角不是管子的张力，就可能猛烈甩动，这个力主要来自绳子自身的张力。由于绳圈不同位置的运动方向不同，只是难以保持竖立。真空中飞绳玩具在一些方向上也能形成绳圈，在杯口上方形成一道明显的弧线，但原理却可能不同。这种类似飞绳玩具的现象在生活中并不罕见。当水流的速度或方向发生改变时，材料没变，

策划制作

作者丨刘玉柱 南京信息工程大学教授

         刘季伟 南京信息工程大学物理学（师范）专业

审核丨孙明轩 上海工程技术大学教授、