物體在河麵上順流而下的情形,和物體在空氣裏落下的情形很相近,我相信,這對許多人說來會是很新奇而且出於意料之外的事情。一般都以為,沒有帆也沒有人劃槳的小艇,會用水流的速度跟著水淌下去。但是這種想法錯了。小艇要比水流運動得快些,而且小艇越重,運動得就越快。對於這個事實,有經驗的木筏工人都很熟悉,但是許多學物理的人卻還不知道。
讓我們把這個奇怪的現象比較詳細地研究一下。初看仿佛沒法理解,順流而下的小艇怎麼會超過浮載它的水的速度,但是應該注意,河水載運小艇的情況跟運輸帶載運機器零件的情況並不一樣。河水本身的麵是傾斜的,物體在這個傾斜麵上可以自動地加速向下滑去,水呢,由於跟河床的摩擦卻做著一定的勻速運動。很顯然,這就不可避免地會到來這樣一個瞬間,用加速度向下漂流的小艇超過了水流的速度,這之後,河水對小艇的運動反而產生製動作用,像空氣阻滯了在它裏麵落下的物體一樣。結果是,——和在空氣裏的原因一樣——運動的物體要取得一個末速度,以後速度再也不會增加了。水裏漂流的物體越輕,這個最大的不變的速度就到來得越早,這個速度的值也就越小;反轉來,沉重的物體放到水流裏,得到的末速度就比較大。
所以,比方說,從小艇上落下來的槳,一定要落在小艇的後麵,因為槳比小艇輕得多。小艇和槳的運動都應該比水流快,而沉重的小艇應該更比槳快。事實上也的確是這樣,這情況在急流裏更加顯著。
為了更清楚地說明上麵說的各點,讓我們引一位旅行家的有趣的一段話:
我參加了阿爾泰山區的旅行,有一次要乘木筏沿比雅河順流而下,——從河的發源地的捷列茨科耶湖到比斯克城,一共花了5天時間。出發以前有人向木筏工人提出意見,認為木筏載的人數太多。
“不礙事,”老大爺說,“這樣更好,跑得快些。”
“什麼?難道說我們不是跟水流速度一樣快慢嗎?”我們感到奇怪。
“不,咱們跑的要比水流快!木筏越重,它跑得越快。”
我們都不相信。老大爺叫我們等木筏開行以後把一些木片丟到河裏去。我們做了這個實驗,——果然,木片很快就落到我們後麵去了。
老大爺的真理在坐木筏旅行的這一段時間裏得到了證明,而且是很有效的證明。
在一個地方我們陷到漩渦裏了。我們打了許多轉才能從漩渦裏脫離出來。在剛開始打轉的時候,木筏上的一柄木錘掉到水裏去了,木錘很快就漂了開去(漂到漩渦以外的河麵上去——作者注)。
“不要緊”,老大爺說,“咱們能追上它,咱們比它重呀。”
我們雖然在漩渦裏糾纏了很久,老大爺的這個預言卻果然實現了。
在另一個地方我們發現前麵有一排木筏,比我們的輕(上麵沒有乘客),我們很快就追上並且超過了它。
知識點
漂流
漂流,曾是人類一種原始的涉水方式。漂流最初起源於因紐特人的皮船和中國的竹筏,但那時候都是為了滿足人們的生活和生存需要。漂流成為一項真正的戶外運動,是在二戰之後才開始發展起來的,一些喜歡戶外活動的人嚐試著把退役的充氣橡皮艇作為漂流工具,逐漸演變成今天的水上漂流運動。
延伸閱讀
舵怎樣操縱船隻
大家都知道,一具小小的舵,竟能操縱巨大船隻的運動。這是怎麼一回事呢?
設有一艘船在發動機的作用之下,正在向前運動。在研究船體跟水的相對運動的時候,可以把船看成固定不動的,水卻向船隻行進的相反方向流動。水用力P壓向舵A上,這個力使船繞它的重心C轉動。船跟水的相對速度越大,舵的作用就越靈。假如船跟水相對地說是靜止不動的,那麼舵就不可能使船轉動。
下麵談談伏爾加河上曾經用來操縱大平底船的巧妙方法,這種船沒有動力帶動,是自己順流漂下的。這種船上的舵裝在船頭上,當要船轉彎的時候,在船尾用一條長索係著重物丟到河底去,讓它拖在船後麵。有了這個重物,大船就可以轉彎了。為什麼呢?因為裝著木材的平底船運動得比水慢;水跟船的相對運動方向和船的運動方向相同,因此水對舵作用的壓力,跟船上裝有發動機、船運動得比水快的情形相反,所以舵隻能裝在船頭,不能裝在船尾。這個聰明的設計是勞動人民想出來的。