书城童书走进魔术世界:魔术中的科学
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第7章 物理小魔术(7)

做法:表演前,表演者取4个形状大小相似的鸡蛋、一块薄木板、两条手帕、5块红砖和一把300~500克的铁锤。表演时,表演者把这些东西放到桌上,把它们向观众展示,然后将鸡蛋的上面和下面各垫一条折叠起来的手帕,将薄木板搁在鸡蛋上,木板的中央放上五块叠在一起的红砖,最后手持铁锤对准红砖猛砸下去。观众听到“啪”的一声,看见红砖应声而碎,而木板下的鸡蛋却安然无恙。

原理:铁锤和红砖的碰撞可以看成是完全非弹性碰撞,锤与砖一起往下运动的动量等于铁锤碰撞砖前一刹那的动量,这一动量使得木板向下弯曲变形。根据牛顿第三定律,鸡蛋所受的压力和木板向上的弹力大小相等。由理论计算可知,此力的大小由两部分决定,一部分是木板、红砖和铁锤的重量,而另一部分是它们向下运动时的作用力。后一部分大致与砖质量的平方根成反比,与铁锤的质量成反比,也就是说,砖越重,锤越小,鸡蛋所受的冲力就越小。又因为鸡蛋上下面垫的手帕使作用力进一步缓和,所以红砖碎了,鸡蛋却不碎。另外,砖的数量也不能过多,以免其自身的重量过大而压碎鸡蛋。

大力士

现象:不用锤子就可将铁钉穿过一块厚2厘米的木板。

做法:表演前,表演者准备一块2厘米左右的松木板、两块方砖和一枚头部垫有一块厚布的大铁钉。表演时,表演者把上述东西拿到观众面前,把它们向观众展示,然后把木块搁在两块方砖上,拿起钉子,用右手食指和中指夹住铁钉,钉尖朝下,再用左手横握右手五指,并提起双手,当双手离木板约60厘米高度时,迅速用力向木板猛戳下去。观众会惊奇地发现,铁钉竟会一下子穿过了木板。

原理:铁钉进入的木板越深,所需要的能量也越多,这一能量可以由手的动能来提供。一般情况下,铁钉穿过2~3厘米厚的木板,大约需要66焦耳的能量,要产生这些能量,只需双手戳击木板的速度达到36米/秒就可以了。所以这并不是什么非凡的功夫,一般人都能做到。

魔轮

现象:放在斜面上的轮子可以在斜面上停止,也可以沿斜面向上滚动。

做法:表演前,表演者找一个金属环,并在环上系一个重物,然后用硬纸把环和重物都包在里面,用胶水粘牢,做成轮的形状,再涂上色彩,这样就制成了一个魔轮。另外,表演者再准备一个粗糙的木制斜面。表演时,表演者手拿着魔轮说:“这是一个轮子,当我对它施加魔法时,轮子在斜面上就会出现反常的现象。”说完,表演者把这个轮子先放在斜面上,并告诉观众现在没有施加魔法,于是松开手后,轮子就向下滚动。然后表演者把轮子拿起,对其吹一口气,当再将轮子放在斜面上松开手时,轮子居然稳稳地停在斜面上。更为奇怪的是,当他再次将轮拿起,吹一口气,放在斜面上松开手时,轮子竟然沿斜面向上滚动。

原理:在没吹气的时候,表演者使重物和轮心在支点A的同一侧,这样重物w和轮的重力P产生的力矩同向,因此轮绕A点顺时针转动,即向下滚动。在第一次吹气的时候,表演者暗中将轮掉过头使重物和轮心在支点A的两侧,即重物w产生的力矩与轮的重力P的力矩反向,并适当地调节重物力臂(即旋转轮子),使重物的力矩与轮子重力的力矩大小相等,合力矩为零,轮子不绕A点转动,由于斜面粗糙,轮子也不会沿斜面滑动,故停止在斜面上。在吹第二次气时,表演者使重物w的力矩大于重力P的力矩,合力矩使轮子绕A点作逆时针转动,轮即向上滚动。

折光的魔术

现象:魔术中运用折光原理的节目很多,各种各样的镜子交叠、反射,造成了千变万化的复杂景象。比如从镜子中看自己的正侧面,这似乎是不可能的,平时照镜子,每个人一般都只看到自己的正面、半侧面,却无法看到自己的正侧面。如果我们同时照三面镜子,就能看清楚自己的正侧面了。

做法:一块深色丝绒的底幕,前面分别放着一支点燃的蜡烛和一玻璃杯清水,一块透明的玻璃与底幕成45度,斜隔在蜡烛与玻璃杯之间。现在,你注视着玻璃后面的杯子,并不断移动视点,你就可以感觉到那杯清水里点燃着一支蜡烛。

原理:以上折光的游戏,如用魔术技巧加以发展,就形成光学魔术。

如所示的是光学魔术“人头刀箱”的表演现象。小盒子内插了许多把刀,但演员的头部却不知去向,都是常见的光学魔术现象。再如魔术舞台上常有“花心人面”、“蜘蛛人头”等现象,人头都能活动。

这些魔术镜子是如何安放的呢?试举“空中悬转”为例。

天幕上,一个姑娘四面虚悬,在空中旋转、舞蹈,还一边唱着歌,形象优美而神秘。

其实装置并不复杂,在台下装一个转盘,那姑娘躺在转盘上,随转盘转动,上前方斜安一块大镜子,与转盘成45度,观众平视,就能从镜子中看到一个直立着的旋转人了。

卓别林的特技及其他的电影《大马戏团》中,卓别林逃到一个许多镜子组成的大厅里,那场戏同样也是一套魔术,几面镜子按一定角度安置,能折射出无数个卓别林,也是相似的道理。

为说明这个道理,还可以做如下实验,镜子前仅有5只玩具小猴,而看上去却有数十只之多。如果按魔术的要求,有办法制出舞台那么大两面镜子的话,台上仅仅几个人,就使观众有千军万马拥挤不堪的感觉。

现在我们更进一步设想,如果用六面大镜子,组成一个巨大的万花筒,置身其中,那会有什么感觉呢?那将使你置身于无穷无尽的水晶魔宫之中,千百个你的形象和你做着同样的表情动作,时间长了,会使你头晕目眩。

气流与大气浮力

气体的流动有时看起来是反常的。

烛的火焰,如果你用嘴去吹它,它就会偏倒远离你而去,但是,如果吹气时加上一个漏斗之类的小喇叭,只要角度对准了,情形就会完全相反,烛焰非但不会远去,反而朝吹的方向飘过来。

另外你在面前的两根线上吊上两个苹果,你从两个苹果中间空隙吹气,会得到什么结果?一般总认为苹果会更分开一些。其实不然,苹果相反会距离缩小,碰在一起。

气流,竟是如此多变。杂技团的滑稽演员用吹气的方法创造了一些有趣的小节目,比如,把乒乓球放在嘴前,并对准它吹气,手一松开,那球会停在空中旋转。人们稍稍经过练习,都是做得到的。

观众们熟悉的吹羽毛这个节目,你也不妨试试。选取鹅鸭身上较长的绒毛,很容易地就能在鼻梁上停稳,让它逐渐往前倾倒,等到顶不住时,突然凸出下唇朝毛上吹气,那羽毛会在空中翻一个跟斗,飘飘然,之后又落在鼻梁上。

同样原理,用纸条也能表演。

利用空气浮力克服重力,如直升机上螺旋桨那样的玩意,魔术演员们称之为“飞技板”,这小东西扔出去能自己飞回来。它原先是原始部落民族的一种狩猎工具,在埃及的古代壁画上,发现过它的形象,至今我国内蒙古草原和世界上一些地区,还有人用它来猎获鸟兽,飞技板的式样很多,我们一般游戏表演是用两片薄木片扎结成一个“十”字架,更便利起飞,制作如下:

用制作航模用的桐木板2块,各长30厘米,宽4厘米,厚05厘米,把木条放到桌边,用碎玻璃片刮磨,使木板的边沿部分变薄。

制作的要求如6左半幅所示,以OO′为中心,AO、O′B′这两面稍稍去掉少许,A′O′和OB两边去掉的较多,如斜线表示的那样,从纵削面看,如所表示的形象。待两块都刮制完毕之后,将两块木条交叉为“十”字形,然后用线扎紧,这样,“飞技板”就制作成功了。

在空旷无风的场地上,手执“飞技板”的一端,刮过的一面朝着自己,向上前方投掷出去,那“十”字架形的玩意就会急骤旋转绕场一周,然后再飞回到演者附近。这时演者可迅速伸手接住。

“飞技板”因旋转前进而使气流托着它不会坠落。当然,初练时不一定能够尽如人意,须边练,边对飞技板修整,试到合用为止。此外,时常用手扭扳飞技板的木条,微微调节角度,也是必要的。

投掷的线路一般有两条,一条是向自己右前方上空,以中等力量投出,“飞技板”则绕过一个圆圈,飞回手中。另一条路线是将“十”字架向自己的左前方用力投出,“十”字飞技板则在左上空绕一个“8”字形,然后再飞回来。

杯中出太阳

现象:用手电筒照射保温杯时,杯中会出现太阳。做法:表演前,表演者取一只干净的保温杯(如杯中有水垢,应先将水垢除去),并将其内壁擦干,同时再准备一把手电筒。表演时,表演者手拿着保温杯对观众说:“我能在杯中变出太阳。”说完,表演者打开手电筒向杯底照去,并将杯口对着观众。这时观众就会看到一个耀眼的太阳悬挂在晶莹透亮的天空上。

原理:保温杯的下半部分可近似地看成是抛物面,而入射的手电筒光线也近似地看成平行于抛物面旋转轴的光线。平行入射的光线经抛物面反射之后,会聚于保温杯的焦点。因此焦点特别亮,观众看来就如太阳一样。