正文 第6章 生活與科技(5)(3 / 3)

在雁陣中,當前麵一隻大雁的兩隻翅膀向下拍打時,迫使兩隻翅膀外的氣流上升,這股上升氣流尾隨於鳥後。大雁排成人字形的目的,是使前一隻大雁後麵的另一隻大雁得到尾隨前麵大雁的上升氣流的好處。於是,除帶頭的一隻大雁以外,其它的大雁都可以利用前一隻大雁留下的上升氣流的升力而節省體能。飛行在雁陣最前麵的往往是身強力壯的雄雁,而雌雁、小雁和體弱的雁跟隨在後麵。當前麵的大雁飛累後,就由另一隻強壯的大雁領飛。

原來,大雁排列整齊隊形飛行是巧妙地利用了空氣動力學原理。

根據力學原理,壓力是垂直作用在物體表麵的力,壓強是單位麵積上的垂直作用力,在同樣的壓力下,麵積越小,壓強越大;麵積越大,壓強越小。釘子要想釘入物體,就必須將釘子的尖端做得很尖銳,這樣,在相同的力的作用下,釘子尖作用於物體上的壓強比較大,依靠壓強的作用,可以很容易地將釘子擠進物體中;如果釘子比較鈍,在相同的力的作用下,釘子尖端作用於物體上的壓強比較小,就很難釘入物體中。同樣的,如果將錘子直接擊打在表演者的身上,由於錘體與身體的接觸麵積很小,作用在身體上的壓強極大,就會造成嚴重的傷害。

仔細觀察就會發現,表演者身下的釘子板上的釘子非常密集而均勻,高低一致,身上的青石板麵積比較大而且較平整。這樣,當錘子擊下時,力量平均地分散到釘板和青石板的各個部分,所以,單位麵積所受的力(壓強)就會變得非常小,表演者根本不會受到傷害。表演者正是利用了壓強的原理使自己免受傷害的。所以,表演這個項目的氣功大師們並不需要有什麼特異功能,一般人也可以表演這個項目。假設你提議用一個釘子很稀疏的釘板,並且換一塊小的不平整的青石板,那麼,氣功大師一定會拒絕表演,說不定還會惱羞成怒呢。

輪船停泊的物理原理

輪船是靠水流的推動力和船上動力裝置運轉而形成的作用力推動的,由於水流的存在,像陸上那樣的刹車裝置在水中是不起作用的。那麼輪船該怎樣停下來呢?

這裏要用到相對速度的物理原理。假設水流的速度為3千米/小時,船在靠岸時,動力已經關閉,船靠慣性在水上漂浮,假設此時它自身行駛速度為4千米/小時,如果這時候船是順水行駛,那麼船自身速度加上水流的速度,船的速度為7千米/小時;逆水行駛時,船的速度為1千米/小時。我們知道,要想使船停下來,當然是船速比較慢時容易做到。

所以,使輪船逆水靠近碼頭,就可以利用流水對船身的阻力,起到“刹車”的作用,使船慢慢停下來。而遇到緊急情況時,要想使船快速停下來,可以采用開倒車及拋錨的辦法。

立定跳遠與作用力

體育課上,有個運動項目叫立定跳遠。起跳時,跳遠者必須先彎曲腿,然後再起跳。為什麼要這樣做?能不能不彎曲腿就跳起來呢?我們可以試一試。使身體保持直立狀態,腿不要有絲毫的彎曲,現在向前或向上跳,你會發現,根本跳不起來,甚至腳都離不開地麵。為什麼會這樣呢?

原來,在一般情況下,物體的運動符合一定的運動規律,這就是牛頓所發現的被命名為牛頓定律的運動規律。其中牛頓第三定律告訴我們:一物體給另一物體一個作用力,則另一物體同時必給這物體一個大小相等、方向相反的反作用力。或者說,兩個物體之間的相互作用力總是大小相等、方向相反,並在同一條直線上。這也被稱作作用力與反作用力原理。

我們要從地麵上跳起來時,必須使地麵對我們有一個作用力。但地麵不會主動給我們施加作用力。怎麼辦呢?根據作用力與反作用力原理,就需要我們先對地麵有個作用力。彎腿、下蹲,然後向上跳,這是通過調整腿部肌肉,使肌肉收縮對地麵施加作用力,這樣,地麵就會同時對我們產生向上的反作用力,借助這個反作用力人就可以跳起來了。腿部肌肉對地麵的作用力越大,地麵對人的反作用力也越大,因此就能跳得越高。如果不彎腿,腿部肌肉無法對地麵產生作用力,地麵也不會對人產生反作用力,又沒有外力對人產生作用,所以無法跳起來。

比薩斜塔之謎

比薩塔並不是人們有意造成現在這樣的斜塔的。但是,由於地基鬆軟等原因,自從建成以後,比薩塔就開始傾斜,幾百年來,傾斜得越來越厲害。但是,比薩斜塔並沒有倒掉。那麼,比薩斜塔為什麼沒有倒掉,會不會倒掉,什麼時候倒掉?

原來,物體不傾倒,必須使整體保持靜態平衡,作用在物體重心的重力作用線一定要落在物體的基底麵積內。如果通過重心的重力作用線越出基底,馬上就會失去平衡,導致物體的傾倒。

比薩斜塔之所以還沒有倒掉,正是由於它的重力作用線還在其基底範圍內;如果比薩斜塔繼續傾斜下去,那麼有朝一日,比薩斜塔終究會倒掉的。