登陆注册
10478100000005

第5章 物质及其性质(2)

对任何物体来说,如果它的底面积越大,重心越低,它就越稳定,越不容易翻倒。例如:塔形建筑物总是下面大上面尖;装运货物时,总是把重的东西放在下面,轻的东西放在上面。

了解了这些知识,我们再来看看不倒翁。不倒翁的整个身体都很轻,只是在它的底部有一块较重的铅块或铁块,因此它的重心很低;另一方面,不倒翁的底面大而圆滑,容易摆动。当不倒翁向一边倾斜时,由于支点(不倒翁和桌面的接触点)发生变动,重心和支点就不在同一条铅垂线上,这时候,不倒翁在重力的作用下会绕支点摆动,直到恢复正常的位置。不倒翁倾斜的程度越大,重心离开支点的水平距离就越大,重力产生的摆动效果也越大,使它恢复到原位的趋势也就越显著,所以不倒翁是永远推不倒的。

像不倒翁这样,原来静止物体在受到微小扰动后能自动恢复原位置的平衡状态,在物理学上叫做稳定平衡。而像乒乓球、足球、篮球等球状物体,在受到外力后,可以在任何位置继续保持平衡,这种状态称为随遇平衡。处于随遇平衡的物体,重心和支点始终在同一条铅垂线上,而且重心的高度保持不变。横放在桌上的铅笔,就是一种随遇平衡,不管它滚到哪儿,重心的高度是不变的。

走钢丝的杂技演员

走钢丝是我国具有悠久历史的杂技节目之一。看过这个节目的人,都会赞叹表演者的精湛技艺。

杂技演员踩在细细的钢丝上,可谓毫无“立足之地”,但他们却能在钢丝上如履平地,灵活轻捷地表演出各种惊险和优美的动作,不时赢得观众们一阵阵的掌声。

杂技演员走在钢丝上,为什么不会摔下来呢?

我们知道,不管什么物体,如果要保持平衡,物体的重力作用线(通过重心的竖直线),必须通过支面(物体与支持着它的物体的接触面),如果重力作用线不通过支面,物体就要倒下来。

根据物体平衡的条件,这就要求表演走钢丝的演员,始终使自己身体的重力作用线通过支面——钢丝。由于钢丝很细,对人的支面极小,一般人很难让身体的重力作用线恰巧落在钢丝上,随时有倒下的危险。杂技演员走钢丝时,伸开双臂,左右摆动,就是为了调节身体的重心,将身体的重力作用线调整到钢丝上,使身体重新恢复平衡。平时,我们也有这样的生活经验:当身体摇晃即将倒下时,我们也会立即摆动双臂,使身体重新站稳。这时,我们也是依靠摆动双臂来调整身体的重心哩。

有的杂技演员在表演走钢丝时,手里还拿了一根长长的竹竿,或者是花伞、拐棍、彩扇等其他东西。你千万别以为这些东西是表演者多余的负担,恰恰相反,这些都是演员作为帮助身体平衡的辅助工具,它们起到了延长手臂的作用。

物体的“怪性”——惯性

当你坐在匀速行驶的汽车、火车、船或飞机上时,将一顶帽子垂直向上抛出去,它决不会落到后边的座位上,而是重新落到你的手中。

这是为什么呢?其实这是物体的惯性在起作用。物理学告诉我们:一切物体在不受外力作用时,总是保持匀速直线运动状态或静止状态。物体的这种性质就叫做惯性。也就是说在没有外力干预的情况下,运动起来的东西有保持运动的怪脾气;同样,不动的东西则有保持不动的嗜好。

生活中最常见的物体惯性的例子,恐怕要数坐在汽车上的乘客最能体会了:正在前进的汽车突然停下来,乘客就纷纷向前倾倒。这是因为汽车已经停止,而乘客由于惯性要保持原来速度前进的缘故。停在车站上的汽车突然起动的时候,乘客们又一个个身不由己地向后倾倒。这是因为汽车已经开始前进,而乘客由于惯性要保持静止状态的缘故。

惯性是物体本身的一种属性,它是客观存在的,认识了惯性,日常生活、工作中就可以让惯性为我们服务。例如,锤子头松了,拿着锤子把在石头上墩一墩,由于锤子把碰到硬物停止运动而锤头由于惯性继续向下运动,这样锤头就紧箍在锤子把上了。在光滑的路面上骑车,将车蹬起来达到一定速度后,停止蹬车,车依靠惯性仍能走一段距离,如果路面阻力很小,车将滑行很长距离。宇宙飞船飞向月球也要利用惯性,飞船飞出地球的大气圈以后,它所遇到的阻力几乎是零,飞船可以在不使用燃料的情况下,按已经得到的速度飞行。

惯性的例子在日常生活中是不胜枚举的。给我们带来不便的惯性,就要设法减小它的作用效果。例如:坐汽车或飞机时要将安全带系好,没有安全带时则要扶好坐稳,以免汽车突然刹车时,由于惯性人的身体受到磕碰伤害。

汽车、自行车在刹车时一定要刹住后轮。而用后闸刹车时,整个车身以后轮为支点,车身受到地面的阻碍,要想往前翻,是翻不过去的。

惯性处处存在

我们站在公共汽车上,悠闲地与朋友聊天。突然一个急刹车,我们就会猛地往前冲去,甚至摔倒。相反,本来停着的汽车突然发动,车上的乘客又会不自觉地往后倒。赛跑运动员到达终点后还要往前冲,想停也停不下来。可见,运动的物体总要继续向前运动,如果没有阻力作用,它就停不下来。物体的这种表现,就叫惯性。

运动的物体有保持运动的特性,不动的物体有保持不动的特性,这都是惯性的表现。在生活中,我们无时无刻不在与惯性打交道。如,衣服沾上灰尘,用手一抖灰尘就跑掉了;脚下的滑板,使劲用一只脚蹬几下,站上去它就会自动带你往前跑,等等。

惯性原理,是英国物理学家牛顿吸取了伽利略的学说,于1686~1687年总结出来的,人们称之为牛顿第一定律,也叫做惯性定律。惯性定律告诉我们:物体在没有受到外力作用的时候,原来静止的总要保持静止,原来运动的,总要保持匀速直线运动。

但是,静止是相对的,世界上没有绝对静止的物体。一个物体动与不动,总是相对另一个物体而言的。这个相对的物体就叫参照物。

如:在火车厢里,人与火车一起往前行驶,但车厢内的座位、床铺、放在台上的茶杯等物品又与火车保持静止。人造地球卫星,总是呆在某个地方的上空一动不动,就是因为它环绕地球一周所需要的时间,刚好与地球自转一周的时间相同,所以从地面上看去,这颗卫星就好像静止不动似的。这都是相对静止。

不论是运动的,还是静止的物体,它们都有惯性,而且惯性大小还有区别。

那么,惯性的大小与什么有关呢?让我们用生活中的现象来解答这个问题。

如,小的时候,我们都玩过“老鹰捉小鸡”的游戏。当“老鹰”的要是抓个头儿小、身体轻的“小鸡”,很容易在跑动中一下抓住;要是追赶大快头儿的小胖墩,即使抓住了,也要被他带跑好多步才能停下来。这其中的区别就在于,身体轻的惯性小,身体重的惯性大。

同样,我们推一辆自行车就比推一辆摩托车省力,除了因为地面和车轮的摩擦力不同外,最主要的原因就是自行车的惯性小。

通常情况下,物体的惯性特征非常明显,但在有的时候又显得很神秘,要想准确掌握它还需要一定的技巧。让我们来看一个例子。

一个气功演员,头顶七八块方砖,马步蹲好。另一个演员抡起一把大铁锤,猛地向方砖砸,并大喝一声“开”,下面的演员大声应和。只听的一声,几块砖头全部断成两截,下面的人摸摸头,面带微笑地站起来,毫发未损,令观众惊叹不已。

什么原因使砖头断裂而人头安然无恙呢?原来是砖头的惯性保护了演员。铁锤砸在砖头上的力很大,但作用时间很短,砖头还来不及运动,就断了。再加上砖头和演员头部的接触面积较大,他头上受到的压强较小,所以,砖头断了,人的头部仍然很安全。

这个原理被广泛地应用于生活实践。建筑工人为了把一块整砖劈成两半,一手把砖,一手持瓦刀,猛地敲击砖头中间,一块坚硬的砖头就分成两半,而瓦工的手却不受伤。

有一点要特别注意,惯性不可用在自由落体运动中。

如,两个球,一个轻的和一个重的,同时从高空坠落,哪个先落地?

希腊的大科学家、学者亚里士多德的结论是:“从高空落下的物体,重的要比轻的快!”这一理论统治了科学界180多年。

公元16世纪,伽利略第一个对亚里士多德的理论发起了挑战。经过多次实验发现,轻重不同的物体从同一高度落到地面的时间完全一样。为了向世人证明他的理论,他决定在比萨斜塔上公开表演他的实验。

25岁的伽利略当时正在比萨大学教书。实验那天,比萨斜塔下聚集着好多好奇的人,其中有一些教授和大学生。实验的结果使原来相信亚里多德说法的人目瞪口呆:重量悬殊的两个铁球居然同时落地了!

但是,仍有人心里不服气,他们提出一个问题:鸡毛和铁球从同一高度同时落下,鸡毛落到地面的速度比铁球慢得多,这又是什么道理?伽利略的解释是:鸡毛落得慢是空气阻力造成的。

伽利略活着的时候,没有获取真空的办法,无法用实验来证明。后来,他的学生托里兹利在真空的玻璃管里做实验,鸡毛、木块、铁球同时落到管底。

伽利略的实验,证明了轻、重物体是同时下落的。后来,人们又发现了物体在下落过程中不是匀速的,而是逐渐加速的。科学家们经过仔细研究,发现自由落体速度的变化非常有规律:

第一秒末的速度是9.8米/秒;

第二秒末的速度则是19.6米/秒;

第三秒末的速度则是29.6米/秒……

气功的魔力

多思去看一次气功师的表演,气功师把一个未开封的药瓶拿在左手,右手发功。随着他右手上下移动,只见瓶内的药片纷纷落下。表演完毕,打开封盖,瓶内少的药片数量正好等于掉出来的药片的数量。

后来又有一次机会,气功师要把封闭在玻璃管里的一根铁丝变出来。气功师又在运气,这时多思看得出神。正遐想之际,只见气功师已表演完毕,铁丝已从玻璃管中拔出,玻璃管仍然完好无损,可是还有一截铁丝断在玻璃管内,好像拉断的一样。

回到家里,多思左思右想:气功师凭什么本事能把东西从瓶子里取出来,可是瓶子还完好无损呢?他忽然联想到杨老师在课堂上的表演,把一块冰切开了又合上了。对!准是气功师发出了一种能量,传给了玻璃瓶内的药片,当药片经过玻璃瓶时,这个能量足以使玻璃融化,而等到药片一出玻璃瓶,玻璃又凝固成原来的形状。那根铁丝断在玻璃管内不也正是证明了这个道理吗!

同类推荐
  • 少儿科普百问百答-珍奇绿色见识

    少儿科普百问百答-珍奇绿色见识

    生物世界是新奇的,少儿科普书籍带你走进一个科学的世界,带你认识各种新奇生物。
  • 探索未知-力学知识漫谈

    探索未知-力学知识漫谈

    探索未知,追求新知,创造未来。本丛书包括:奇特的地理现象、遗传简介、生活物理现象解读、奥妙无穷的海洋、认识微生物、数学经典题、垃圾与环境、湛蓝浩瀚四大洋、生物的行为、漫谈电化学、数学古堡探险、中国的世界文化遗产、中国古代物理知识、中国三大三角洲、中国的地理风情、多姿的中国地形、认识少数民族医学、悠悠的中国河流等书籍。
  • 站在巨人肩上-从孟德尔谈细胞遗传

    站在巨人肩上-从孟德尔谈细胞遗传

    本套《站在巨人肩上》丛书,共30本,每本以学科发展状况为主脉,穿插为此学科发展做出重大贡献的一些杰出科学家的动人事迹,旨在从文化角度阐述科学,突出其中的科学内核和人文理念,增强读者科学素养。
  • 科学探索百科——飞碟追踪百科

    科学探索百科——飞碟追踪百科

    人类社会和自然世界是那么丰富多彩,使我们对于那许许多多的难解之谜,不得不密切关注和发出疑问。人们总是不断地去认识它,勇敢地去探索它。虽然今天科学技术日新月异,达到了很高程度,但对于许多谜团还是难以圆满解答。人们都希望发现天机,破解无限的谜团。古今中外许许多多的科学先驱不断奋斗,一个个谜团不断解开,推进了科学技术的大发展,但又发现了许多新的奇怪事物和难解之谜,又不得不向新的问题发起挑战。科学技术不断发展,人类探索永无止境,解决旧问题,探索新领域,这就是人类一步一步发展的足迹。
  • 百科知识-科普新课堂:发明之旅

    百科知识-科普新课堂:发明之旅

    本书介绍了世界上早期的一些对人生产生活影响较大的重大发明以及一些科学家为人类进步、社会发展作出卓越贡献的过程。
热门推荐
  • 贪恋红尘三千尺

    贪恋红尘三千尺

    本是青灯不归客,却因浊酒恋红尘。人有生老三千疾,唯有相思不可医。佛曰:缘来缘去,皆是天意;缘深缘浅,皆是宿命。她本是出家女,一心只想着远离凡尘逍遥自在。不曾想有朝一日唯一的一次下山随手救下一人竟是改变自己的一生。而她与他的相识,不过是为了印证,相识只是孽缘一场。
  • 听说你很高冷

    听说你很高冷

    在开学季,一个平凡无奇的小女孩踏上了她的高中之旅。偏偏考上的是一个贵族高中,小女孩却不是贵族,在校园中受尽折磨。最终,等到了他,保护她!
  • 我是抓鬼大师

    我是抓鬼大师

    我从小就跟随自家爷爷学了十几年的抓鬼捉妖本领……我以为我在爷爷的吩咐下踏出了这片大山后就能逍遥快活了,结果一桩桩的麻烦事件却不断开始找上了我了。纯洁懵懂涉世未深的小狐仙,千百年流传的恐怖僵尸王,独霸一方的妖王,各种各样的鬼怪,包括充满神秘色彩的组织……他们,亦或是它们,围绕着我的生活开始展开演变成一个复杂的故事……我是抓鬼大师,我是翁凡。主人翁的翁,落入凡尘的凡……一切精彩尽在《我是抓鬼大师》……
  • 俏江湖

    俏江湖

    神秘龙组奇才凌霄,他纵横花丛之间,驰骋商海战场,在美女如云的浮世的红尘里,在纷杂的江湖中,谱写无数的传奇。
  • 每天学一点销售技巧

    每天学一点销售技巧

    本书从7个方面对销售员经常会碰到的情况,做出深入浅出的分析与指导,无论你是刚进入销售领域的新手,还是已经业绩骄人的Top sales,本书都能为你一一解惑,让你从中学到一些方法和技巧。例如,如何让客户快速地对你产生良好的第一印象,如何具备亲和力,如何赢得客户的信赖,从而增加与客户面谈的机会。这些困惑你、影响你业绩的问题都将在本书中得到答案。每天学一点销售技巧,每天进步一点点,相信你的销售业绩也一定会节节攀升。
  • 功夫女孩的爱情

    功夫女孩的爱情

    你不喜欢女生,真是奇怪~不过我可是个功夫女生,是有人来派我来让你爱上我的。虽然我成功了,可是,你真的能原谅我吗?
  • 不再负卿

    不再负卿

    女主在死前知道,自己的表妹和男友才是害死自己的真凶,而那个为了他丧命的男人,对她才是真心实意,重回一生,女主会怎么做呢?
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 你的手成为心

    你的手成为心

    【呆萌可爱的学霸X高冷男神校霸】[什么?那个脾气坏到天上的男神,居然好好学习?”][听说还是为了自己的女朋友!]