高中就会的一道物理题，答案是错的

有一根绳子，它的一端系在固定点，另一端系着一个小球在水平面上做匀速圆周运动。当我们突然松掉固定点时，小球会以怎样的方向继续运动？(a) 继续做一小段圆周运动；(b) 沿着切线方向飞出去；(c) 沿着径向飞出去。

很多人可能会想，这道题不是很简单吗？高中时就学过，圆周运动时小球的速度方向就是沿着圆的切线方向，所以当我们松掉固定点时，小球肯定会沿着切线方向飞出去，所以答案选择 b。说实话，我的第一反应也是答案 b，但实际上这个答案却是错的。

美国北卡罗莱纳州海波特大学就曾经演示过这个实验。他们使用一个特殊的装置来制造匀速圆周运动，然后按下一个开关后能让固定点脱落。在整个过程中，会用高速摄像机对此进行拍摄，我们就可以得到小球的运动轨迹了。

从上图我们可以看到实验结果，当他们松掉固定点时，小球将继续做一小段圆周运动。那么，这是怎么回事呢？为什么与我们高中学的不一样呢？为了解答这个问题，我们先从彩虹圈说起。

我们经常看到有博主用彩虹圈拍这样的实验：用手抓住彩虹圈的一端，让另一端自然下垂，然后我们突然放掉彩虹圈。本来，我们期望彩虹圈会整个往下掉，但结果却是底端保持不动，直到顶端已经下坠到极限位置。

为什么会这样呢？这是因为，当我们抓住彩虹圈一端时，彩虹圈上的每个点，都会因为重力和形变产生的张力而保持平衡。当我们释放彩虹圈的瞬间，彩虹圈的形变还存在着，因此除了顶端之外所有点都还保持着平衡。之后，顶端附近开始收缩，它们就会失去张力的支持而开始下坠。不一会儿，这种收缩波从顶部传至底端，最后底端也开始下坠。

那么，这和我们提到的实验又有何关系呢？我们知道，绳子绑住小球做匀速圆周运动时，绳子的张力充当小球的向心力。那么，绳子的张力又是怎样产生的呢？没错，就是你想的那样，绳子形变产生的张力，只是这个形变非常小，生活中我们一般不容易观察到。

所以，当我们松开固定点的时候，绑住圆球的绳子的那一端的形变还继续存在着，因此它产生的张力继续充当小球圆周运动的向心力。因此，在那一瞬间，小球将会继续做圆周运动。所以，答案应该选择 a 才对。

如果我们把绳子换成彩虹圈的话，那么这个效果会更加明显：松开固定点后，小球继续圆周运动走过的弧长明显会比绳子的还长，因为彩虹圈收缩波传播的速度会比绳子更慢一些。

本文来自微信公众号：万象经验 （ID：UR4351），作者：Eugene Wang

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