第一章 力學的基本定律(1 / 3)

第一章 力學的基本定律

不要停車的鐵道

如果你站在火車站的不動的月台上,有一列快車打月台旁邊開過,這時候你要跳上車去,當然是不很容易的。可是請你想象一下:如果你腳下的月台也在移動,並且移動的速度和方向同火車一樣,這時候你要上車還有困難嗎?

一點困難也沒有了。這時候你走上火車,就象走上一輛停著的火車一樣平穩。隻要你和火車是在同一個方向用同樣的速度前進,那末對你來說,火車就等於是完全不動的。不錯,車輪是在轉,但是你會覺得它們是在老地方轉。嚴格說來,我們通常看做不動的東西(例如停在火車站上的火車),都和我們一起繞著地球的軸同時又繞著太陽在轉。可是在實際上,我們一點兒也沒有理會到這些運動,並且這些運動對我們也一點兒沒有妨礙。

所以,我們完全可能建造出這樣的火車站,使火車經過它的時候不停下來,仍舊照原來的速度開,而旅客們還是可以上車下車。

在展覽會裏往往采用這類設備,好讓參觀的人能夠很快很方便地欣賞陳列在廣大會場裏的陳列品。會場兩頭的廣場,用一條象無限軌道那樣的鐵道連在一起;參觀的人可以在火車很快地開過的時候,隨時隨地上車下車。

這種有趣的構造假設A和B是會場兩頭的車站。在每個車站上,中間都有一塊圓的不動的場子,場子的外圈圍著一個大轉盤。轉盤外圍有一圈鏈索,一節節的車廂可以掛在這鏈索上。現在讓我們看轉盤轉動時候的情況。車廂繞著轉盤開動的速度,同轉盤外緣的速度一樣;因此,人們可以毫無危險地從轉盤走上或離開車廂。下車以後,參觀的人就可以向轉盤的中心走去,一直走到那塊不動的場子上。從轉盤的內緣跨上那塊不動的地方已經沒有困難了:因為在這裏,圓的半徑已經很小,所以它的圓周速度也就極小。到達裏麵那塊不動的場子以後,參觀的人就可以過橋走出車站去。

火車不常停,可以節省許多時間和能量。舉例來說,城市裏的電車,大部分時間和差不多三分之二的能量是消耗在電車離站時候的逐漸加快的運動,和停車前的逐漸減慢的運動上的。

火車站上即使不用特別的活動月台,也可以使旅客在火車開著的時候上車和下車。讓我們來設想,有一列快車打一個普通的不動的車站上開過;我們希望它不停下來就在這裏讓旅客搭上車。可以讓旅客先跳上停在並行軌道上的另一列火車裏,開動這列火車,讓它前進,漸漸把速度提高到跟快車一樣。在兩列火車並排前進的時候,就這兩列車相互之間的關係說來,它們都好象停著不動。這時候,隻要搭上跳板,把兩列火車的車廂接起來,旅客們就可以從輔助車廂安穩地走上快車。這樣一來,列車到站就不用停車了。

活動人行道

還有一種設備,也是根據這種相對運動的原理建造的,就是所謂"活動人行道";不過這種設備直到目前為止,也還隻有在展覽會裏可以看到。

這種設備的構造。你看,這裏有五條環形的人行道,一條挨著一條套在一起;它們各有單獨的機械來開動,速度各不相同。最外圈的那一條走得相當慢,速度隻有每小時5公裏,等於平常步行的速度,要走上這樣慢慢爬行的人行道,顯然並不困難。在這條裏側,同它並行的第二條人行道,速度是每小時10公裏。如果從不動的街道直接跳上第二條人行道,當然是危險的,可是從第一條跨到這一條就不算什麼了。事實上,對速度每小時5公裏的第一條人行道來說,速度每小時10公裏的第二條人行道也不過是在做每小時5公裏的運動;這就是說,從第一條跨到第二條,是和從地麵跨到第一條一樣容易的。第三條已經是用每小時15公裏的速度前進了,可是從第二條跨上去,當然也不困難。從第三條跨到用每小時20公裏的速度前進的第四條,以及最後從第四條跨到用每小時25公裏的速度奔馳的第五條,也都一樣容易。這第五條人行道就可以把旅客送到要去的地方;到了目的地,旅客又可以一條條地往外跨,他就可以走到不動的地麵上。

大力士斯維雅托哥爾怎樣死的?

你知道一個大力士斯維雅托哥爾想舉起地球來的民歌嗎?阿基米德,如果傳說可靠的話,也曾經準備做這件事情,要求隻要能替他的杠杆找到一個支點。而斯維雅托哥爾呢,他有力氣,卻不用杠杆。他隻想找一個可以抓住的東西,使他那有力的手有地方用力。"隻要有地方用力,整個地球我都能舉起來。"卻也湊巧,這個大力士在地上找到了一個"小褡連",它搭得很牢;"不會鬆,不會轉,又不會給拔出來"。