為了挽救比薩斜塔,世界上的科學家提出了各種方案。我國科學家提出,在塔傾斜方向的反方向的地基上,灌注大量的水泥,這樣可以將比薩斜塔的重心向反方向移動,從而使塔身不再繼續傾斜,甚至矯正塔身。
炮彈與力學
大炮的種類很多,如迫擊炮、榴彈炮、加農炮、火箭炮等等。這些大炮威力大小不一,射程也有遠近區分,炮彈的重量相差也很懸殊。假如問你一個問題:炮彈是重的打得遠,還是輕的打得遠。你是否能正確回答呢?
你可能會說:“當然是輕的炮彈打得遠!我們平時扔石頭時,輕的石頭不是要比重的石頭落得更遠嗎?”
然而,這個回答並不準確。實際上,加農炮的炮彈要遠比迫擊炮彈重得多,但它的射程也要遠得多。這是為什麼呢?
原來,加農炮射程遠的關鍵在於它的炮彈口徑大、炮筒長。
作用在炮彈彈頭上的力與推進火藥的量有關,彈體的口徑越粗,裝填的推進藥越多,所產生的推動力就越大。而炮筒越長,火藥在炮筒中力作用的距離就越長,這意味著火藥實際上對炮彈頭作了更多的功,此功轉化為炮彈的動能,因而從長炮筒射出的炮彈速度更大,射程也更遠。也可以認為長炮筒增加了力作用在炮彈上的時間,由於時間增加,衝量也增加了,而衝量又轉化為炮彈的動量。所以,炮筒越長,炮彈口徑越粗,炮彈越重,炮彈打得越遠。
第一次世界大戰後期,1918年。為了攻擊法國首都巴黎,德國研製了三門克虜伯大炮。炮筒長度相當於12層大樓的高度(約36米)、炮彈口徑21厘米(後擴至23厘米),每門炮重180噸,因為太重,隻能放在火車上,它所使用的炮彈重120千克,可以擊中120千米遠的目標。這個場景我們可以在卓別林主演的影片《大獨裁者》中看到。
山地車與摩擦力
山地車,顧名思義,是為在山地上騎行而設計的。與普通自行車相比,山地車可通過腳踏鏈輪與飛輪的不同組合,在平地和下坡時提高車速,或是在上坡時選擇較為省力的慢速騎行方式。此外,引人注目的還有它那寬大而具有粗大花紋的輪胎。這種輪胎可以增大摩擦力,避免打滑,使山地車爬坡更容易。
但是,山地車在城市裏使用,卻不能最大限度地發揮它的全部功能。首先,大多數城市裏的道路都很平坦,較少起伏,因此,不論是十速車,還是十二速車,一般騎車人都把鏈輪與飛輪的組合調到最高速度那一檔,騎行時始終隻采用一個速度,這樣,山地車的功能就隻能發揮其中一小部分,其它功能都浪費了。其次,山地車的輪胎與地麵的摩擦力比一般輪胎要大許多,這樣,騎行時必須要克服比普通自行車大得多的阻力,所以要花費更大力氣。所以,在城市裏騎山地車並不好。
當然,如果是在重慶、大連這樣地形起伏變化較大的城市,山地車就能最大限度地發揮它的功能。如果是在雨雪天氣裏,山地車寬大的輪胎,還可以增大摩擦力,防止自行車摔倒。
王冠之謎與浮力定律
傳說,古希臘時,某城邦國家的君主命令工匠造一頂金製王冠。當工匠將已經製成的王冠呈上時,君主托著王冠,感覺似乎有點不對勁,他懷疑裏麵摻有銀的成分,因為銀要比黃金便宜許多,所以,工匠可能從這種不軌行為中獲利。於是,他命令城邦裏的著名科學家阿基米德解開這個謎。
阿基米德接到命令後,想了各種辦法來解決這個難題。當時,人們已經知道同樣體積的黃金比白銀要重,即二者的密度不同,如果能知道王冠的體積,就能夠從它的重量和體積之比得到王冠的密度,如果王冠的密度比黃金小,就能證明王冠裏摻有白銀。但由於金冠形狀十分不規則,所以無法測得王冠的體積,也就無法知道它的密度了。
阿基米德回到實驗室裏,向一隻瓦罐裏倒滿了水,把瓦罐放進一隻大水盆裏,然後將金冠放進瓦罐,水便從瓦罐裏溢了出來。這溢出來的水的體積,便是金冠的體積。他用同樣的方法又測量了相同重量的純金塊,發現金冠的體積比純金塊的體積大,說明王冠裏摻了假。
原來,阿基米德在洗澡時發現了浮力定律:浸在流體(如水)裏的物體受到向上的浮力,它的大小等於物體排開的流體的重量。這個定律也稱浮力定律——浮力定律。
如果王冠是純金的,那麼,它的體積就應當與那塊純金塊相等(排開的水的體積相同,也就是說排開的水的重量相等)。但是王冠的體積比純金塊大,說明王冠裏摻了密度小於黃金的白銀。
阿基米德就是這樣解開王冠之謎的,同時,他也給世界留下了一個珍貴的定律。
壓強與融點
大雪之後,滾雪球、堆雪人是人們最喜愛的活動。想一想,你是怎樣做一個大雪球的。你首先要用手團起一小團雪,壓緊成雪球,然後,把小雪球在雪地上滾動,慢慢地雪球就會越滾越大。