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有趣的力学

作者:雅风斋字数:90250状态:连载

第 二 章 生活中的力学知识

我们在日常生活中无时无刻不在和力打交道,本章将以力的角度去解读我们在生活中遇到的各种有关力的现象和故事。生活很“给力”,我们对待生活也要更“给力”。
 
小力也能变大力
只需要施加不大的力,却能产生很大的力,这叫小力发大力,这是一件难得的好事。
在四五十万年前,北京周口店猿人就利用制造出的工具尖状石器,以及由尖状石器进一步发展的锥、针、钩,和进入青铜器、铁器时代的刀、斧、镰、锄、镢、铲、剑、镞、铧等,都能产生极大的力为人们服务。
以斧劈柴为例,斧面刃角为10度,人把力加在斧上,由斧传给柴的两个侧向力分别为172千克,日常一般所用的斧,斧面刃角在4°~10°左右,以4°为例,加力30千克于斧上,由斧传给柴的两个侧向力分别为429千克。正如古代韩非子所说:“用力少,致功大”,小力发大力也。这种小力发大力叫尖劈原理。
在压紧装置中,有一种叫楔的部件,在已经很紧的装置中,打入一木楔,使之紧上加紧。在我国元朝王桢的农书上已有加楔的榨油机了,这也是尖劈原理的应用。劈柴用的斧,其刃角当然不能太大,大了发力不大成笨斧;刃角太小也不行,虽然可发力大但容易被柴夹住,所以尖劈原理因不同情况灵活应用。
力大小不同,当分解的两个力的作用线在一条直线上时,可产生无穷大的力。
小力发大力,也能通过应用杠杆原理得到,就象阿基米德所说:“给我一个支点,我可以把地球撬起来。”当地球离支点很近,而施加的力离支点很远时,由于两边力矩相等,则施加小力也可以撬起地球了。
 
飞车走壁中的力学
在杂技表演中有一个精彩节目叫“飞车走壁”。每当人们看到一辆摩托贴着陡峭的墙壁飞快地兜圈子时,都会为这惊险的表演动作感到惊奇,也会为惊险的场面提心吊胆。这些表演,除了演员要有精湛的技艺之外,就是他们巧妙地利用了向心力原理。
世界上的任何物体做圆周运动的时候,都要受到一个向心力的作用。什么叫圆周运动,圆周运动必须满足于怎样的条件呢?自然界里的圆周运动举不胜举,象人造地球卫星、宇宙飞船、月亮绕地球旋转、地球绕太阳作轨迹运动等等都是圆周运动,所有这些运动都具有围绕着一个中心转动的共同特点。
当物体不受外力的时候,由于惯性,物体保持其圆周运动是曲线运动,运动的路径不是直线而是一条曲线。直线运动的方向是沿某一条直线指向的线,而曲线运动的方向却在不断地变化。物体为什么会作曲线运动呢?
物体只有在受到跟它的速度成角度的力的作用时它才会作曲线运动。比如把桌子上的小球沿与桌面水平方向打一下,小球离开桌面以后因受与它速度成一定角度的地球引力的作用,将沿曲线运动,这是平抛运动。
我们投手榴弹也要受到与它速度成一定角度的外力球引力的作用,所以它在空中走过的路程也是一条曲线抛物线,这是斜抛运动。
当骑自行车的人沿着直线运动时,作用在人和自行车上并且互相平衡。骑自行车转弯时,尤其是骑得很快转弯的角度又小的时候,人和车就必然要向转弯的方向倾斜,这是因为转弯实际上是作圆周运动。既然作圆周运动就一定要有一个向心力,这个向心力是又从哪里来的呢?
为了获得这个向心力,骑车的人必须把车子向圆心的一边倾斜。因为当车子倾斜的时候人和车子所受的重力虽然仍然指向地面,但由于车子的倾斜,地面对车子的支承力不再是竖直向上,而是沿倾斜方向作用于人和车,这就产生了向心力,车速越快转弯越厉害,它所需要的向心力就越大。
汽车和火车在转弯的时候同样需要一定的倾斜,但是它们又不象自行车那样灵活。不倾斜就不会形成向心力,没有向心力汽车、火车在拐弯时就会沿轨道的切线方向径直而去,造成脱轨翻车事故。于是人们在修建公路和铁路时,有意地把转弯处建筑得一面高一面低,当汽车、火车开过来的时候自然而然地使车身倾斜,因而产生了一个向心力。
“飞车走壁”的表演转的圆周很小,速度又必须很大,这就需要相当大的向心力才能维持圆周运动。这样大的向心力要求车子有大的倾斜度,车身和水平方向几乎平行。这时候观众看起来就好象是在墙壁上行驶一样了,其实车身和水平方向还夹有一个很小的角度,只不过不易察觉出罢了。
 
救命的降落伞
人从高空中下落时的速度会达到每秒几十米以上,撞在地上肯定会粉身碎骨。如果张开一顶救命的伞,情况就大不相同了:如果有一顶迎风面积为20~30平方米的降落伞,它所产生的空气阻力可以使人的下落速度减少到5米/秒左右,和从1米高的地方跳下来差不多,这当然不会有危险了。
飞机发明以后,降落伞已经拯救了许多飞行员的生命。随着时代的推移,降落伞的用途已经远远超过了救生的范围,第二次世界大战时期,前苏联首先用降落伞空降伞兵和作战物资,建立了赫赫战功。气象站利用降落伞收回探测仪器,行星探测器借助降落伞,在行星表面缓缓着陆。宇航员从天外归来时,有时也张开降落伞安全着陆。降落伞还被广泛用于体育跳伞运动中。
几十年来,降落伞有了飞快的发展,方形伞、圆形伞、导向伞、带条伞等各式伞纷纷出现,材料也由棉和丝绸发展到尼龙。20世纪70年代初又出现了整伞,它不但可以下降,还能滑翔,是降落伞研制上的重大突破。
话说高压锅
通常在海平面的大气压为101325帕,这时水的沸点是100度,随着海拔升高气压下降,如在海拔3000米处,大气压只有70000帕左右,这时水的沸点低于90度。我国青藏高原上平均海拔在4000米以上,所以水的沸点低于90度,这就是在高原上煮饭不容易熟的道理。
为了提高水的沸点,就要将水的环境气压提高。高压锅正是利用加大锅内局部压力的办法来提高水的环境压力。为了避免由锅内压力升高引起高压锅爆炸的危险,如何使密闭容器内局部压力保持一个固定值,这就要使用排气阀来完成。
其实排气阀的构造很简单,实际上是一个金属重块和一个适当面积的排气孔,设金属块的重量为w,排气孔面积为s,则锅内的气压被控制。
当锅内气压小于p时,排气阀关闭,因为这时重块的重量大于气压对它的压力,重块将排气孔堵死;反之,当锅内气压大于p时,气体对重块的总压力大于重块的重量,排气阀便打开放气。于是高压锅内的气压便可以维持为p。我国现在通用的高压锅,p的设定值为大气压左右,对应锅内水的沸点大约为120度。
捞面使用筷子,这是生活中的一个常识,但开始时比较容易,但是剩下最后几根面条时如何捞走?先使锅离火,然后用筷子在锅里作圆形搅拌,使面汤旋转起来,这时候面条便自然会集中到锅底中心,用筷子到锅中心去夹,如此重复几次,面条便会一根不剩。
熟悉流体力学的人,不难对面条向锅底集中给出解释,这就是所谓二次流问题。如果将旋转起来的面汤看为一次流动,这时微团加速度指向圆心。其加速度与压力梯度符号相反,压强由锅中心向锅底是增加的,由于锅底这层流速很小,惯性力与压差不平衡,由此将面条带到锅底中心。
话说千斤顶与水压机
如果要是有人告诉你,一只公鸡能够顶起一头大象,你会不会认为这是“天方夜谭”中的神话,或者认为它是荒唐的信口开河呢?其实,这种事情是能够做到的,当然,不是将公鸡放在大象的肚皮底下将大象顶起,而是需要借助一种工具——千斤顶。千斤顶是什么呢?它如何能产生公鸡“顶”起大象的奇迹呢?
让我们来揭开其中之谜。千斤顶有大小两个圆筒,两圆筒的底部相连通,每个圆筒中部有一个与筒壁接触很紧密的活塞,活塞可以在圆筒中滑移。将两圆筒中注入某种液体时,将大象放在大活塞上面,而将公鸡压在小活塞上,此时,只要大活塞的面积比小活塞的面积足够大,那么一只普通的大公鸡就完全可以“顶”起大象。
这是什么原理呢?它来自帕斯卡的定律发明,当千斤顶的小活塞有一个向下的压力,会产生对液体的压强,这时,液体将这从小活塞得到的压强原封不动地传递到大活塞上,从而使大活塞得到一个向上举的力。既然大、小活塞上的压强相等,那么大、小活塞受到的力,便与它们的面积成正比。假如大小活塞面积之比为1000,那么,对小活塞加1千克的压力,大活塞上便可得到1吨重向上举的力。这就不难理解为什么会出现公鸡“顶”起大象的奇迹了。
沉船的启示
说起沉船,许多人自然会想起豪华邮轮泰坦尼克号触冰山而沉没的悲惨一幕,由于《泰坦尼克》这部电影的生动描述,当年的悲壮场面令人终生难忘。“铁坦尼克”号是当时最大、最豪华的邮轮,排水量为4600吨,有海上都城之称。为什么与冰川的一次冲撞竟会产生90多米长的大裂纹?有没有办法保证即使撞上冰山也不会导致轮船沉没呢?
一批才华出众的专家、学者开始在实验室中研究钢材的低温性能后,结论很快就清楚了:钢材在低温下会变得很脆,在极低的温度下甚至会象陶瓷那样经不起冲击和震动。材料抗冲击、抗断裂的能力称之为韧性,实验表明,钢材的断裂性是随温度升高而增加的。在某一个温度范围之内,钢由脆性破坏很快地转化为塑性破坏。
对于船舶用钢来说,韧性向脆性转变温度大约在-40°~0°之间,而“泰坦尼克”号正是在这一温度范围内航行的,所以轮船由于裂纹等缺陷的存在而发生脆性断裂就不足为怪了。通常裂纹导致脆断是突然发生的,其破坏力十分惊人。
人们对钢材低温性能的了解为造船的选材提供了科学的依据,选用转变温度远低于使用温度的钢材可以有效地防止结构发生低温脆断。
时隔77年后,苏联大型游览客轮“马克希姆.高尔基”号在北大西洋与冰山相撞,船头顿时裂出6米长15厘米宽的缝。然而此次事故无一伤亡。人们是否会想“马克希姆·高尔基”号比“铁坦尼克”号幸运并非偶然呢?
过山车里的力学知识
过山车是一项很富有刺激性的娱乐工具,那风驰电掣、有惊无险的快感令许多人着迷。如果你对物理学感兴趣,那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感,还有助于理解力学定律。
实际上,过山车的运动包含了许多物理学原理,人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果,那感觉可谓是妙不可言。
在开始时,过山车的小列车是靠一个机械装置的推力推上最高点的,但在第一次下行后,就再也没有任何装置为它提供动力了。从这时起,带动它沿着轨道行驶的“发动机”是引力势能,即由引力势能转化为动能、又由动能转化为引力势能这样一种不断转化的过程构成的。
第一种能,即引力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量,是由于它的高度和由引力产生的加速度而来的。对于过山车来说,它的势能在处于最高点时达到了最大值,也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当过山车开始下降时,它的势能就会因为高度下降不断地减少但不会消失,而是转化成了动能,也就是运动能。
在能量的转化过程中,由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量,从而损耗了少量的机械能。这就是为什么要设计成随后的小山丘比开始时的小山丘要低的原因:过山车已经没有上升到像前一个小山丘那样的高度所需要的机械能了。
过山车最后一节小车厢里是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物,这是因为下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快,这是由于引力作用于过山车中部的质量中心的缘故。
这样,乘坐在最后一节车厢的人就能快速地达到和跨越最高点,从而产生一种要被抛离的感觉,因为质量中心正在加速向下。尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的,否则在到达顶峰附近时,小车厢就可能脱轨甩出去。车头部的车厢情况就不同了,它的质量中心在“身后”,在短时间内,它虽然处在下降的状态,但是它要“等待”质量中心越过高点被引力推动。
到达“疯狂之圈”时,沿直线轨道行进的过山车突然向上转弯。这时,乘客会有一种被挤压到轨道上的感觉,因为此时产生了一种表观的离心力。
事实上,在环形轨道上由于铁轨与过山车相互作用产生了的一种向心力。这种环形轨道是略带椭圆形的,目的是为了“平衡”引力的制动效应。当过山车达到圆形轨道的最高点时,事实上它会慢下来,但如果弯曲的程度较小时,这种现象会减弱。一旦过山车走完了它的行程,机械制动装置就会非常安全地使过山车停下来。
飞鸟击落飞机
运动是相对的这一道理人皆共知。当鸟儿与飞机相对而行时,虽然鸟儿的速度不是很大,但是飞机的飞行速度很大,这样对于飞机来说,鸟儿的速度就很大。速度越大,撞击的力量就越大。
比如一只0.45千克的鸟,撞在速度为每小时80千米的飞机上时,就会产生1500牛顿的力,要是撞在速度为每小时960千米的飞机上,那就要产生21.6万牛顿的力。如果是一只1.8千克的鸟撞在速度为每小时700千米的飞机上,产生的冲击力比炮弹的冲击力还要大,所以浑身是肉的鸟儿也能变成击落飞机的“炮弹”。
1962年11月,赫赫有名的“子爵号”飞机正在美国马里兰州伊利奥特市上空平稳地飞行,突然一声巨响之后,飞机从高空栽了下来。酿成这场空中悲剧的罪魁就是一只在空中慢慢翱翔的天鹅。
我国也发生过类似的事情。1991年10月6日,海南海口市乐东机场,海军航空兵的一架“014号”飞机刚腾空而起,突然间“砰”的一声巨响,机体猛然一颤,飞行员发现左前三角挡风玻璃完全破碎,庆幸的是,飞行员凭着顽强的意志和娴熟的技术终于使飞机降落在跑道上,究其原因还是一只迎面飞来的小鸟。
瞬间的碰撞会产生巨大冲击力的事件,不只发生在鸟与飞机之间,也可以发生在鸡与汽车之间。如果一只1.5千克的鸡与速度为每小时54千米的汽车相撞时产生的力有2800多牛顿。一次,一位汽车司机开车行使在乡间公路上,突然一只母鸡受惊,猛然在车前跳起,结果冲破汽车前窗一头撞进驾驶室,并使司机受了伤,可以说,汽车司机没被母鸡撞死已经算很幸运的了。
 
“香蕉球”是怎么踢的?
如果你经常观看足球比赛的话,一定见过罚前场直接任意球。这时,通常是防守方若干个球员在球门前组成“人墙”,挡住进球路线。进攻方的主罚队员,起脚一记劲射,球绕过“人墙”,眼看要偏离球门飞出,却又沿弧线拐过弯来直入球门,让守门员措手不及,眼睁睁看着球进了大门。这就是颇为神奇的“香蕉球”。
为什么足球会在空中沿弧线飞行呢?原来,罚“香蕉球”的时候,运动员并不是用脚踢足球的中心,而是稍稍偏向一侧,同时用脚背摩擦足球,使球在空气中前进的同时还不断地旋转。这时,一方面空气迎着球向后流动,另一方面,由于空气与球之间的摩擦,球周围的空气又会被带着一起旋转。这样,球一侧空气的流动速度加快,而另一侧空气的流动速度减慢。
物理知识告诉我们:气体的流速越大,压强越小。由于足球两侧空气的流动速度和对足球所产生的压强也不一样,于是,足球在空气压力的作用下,被迫向空气流速大的一侧转弯,香蕉球就这样产生了。
乒乓球中,运动员在削球或拉弧圈球时,球的线路会改变,道理与“香蕉球”一样。
地铁与引力
当旅客走到凹面站台的边缘时,那一节节紧紧环绕着站台飞速行驶的列车的速度,和旋转着的凹形站台速度相同。
旅客在这样的站台上感觉不出列车在行驶,就象平常在地面上火车一样,安然上车,不会有一点危险。下车的旅客也如走平地似的走到凹面站台的边缘,然后稳稳地走下站台中心,乘升降机至天桥出站。
假设从北京到广州这两大城市地下挖一条笔直的隧道相通,在隧道中铺设铁轨,如果不计摩擦力和空气阻力的话,一辆不用燃料的自动列车会在这条地下铁路上行驶。这为什么呢?原来列车受到地心的引力,而这一引力可以分解为两个分力,第一个分力是垂直于隧道的,它使列车对铁轨产生了压力,因为不计摩擦,所以引力的这一分力对列车的运动没有关系。第二个分力是沿隧道方向的,列车在引力分力的作用下,即可沿铁轨运行。
一开始列车速度很小,但在第二个引力分力的作用下是做加速运动的,运动的速度越来越快,当列车到达隧道中点时,它的速度比炮弹还要快几倍。
过了中点以后,地心引力沿隧道的分力与列车运动的方向相反,速度就逐渐慢了下来,等到达隧道那一头地面时,列车的加速度降为零。到站后,必须以自动化装置及时将列车卡住,等旅客上下完毕后,再把它松开,列车又因地心引力的原因而返回。在这个地下列车里从北京到广州所需要时间和穿越无底洞所用的时间一样。
不仅从北京到广州是这样,从北京到乌鲁木齐、从纽约到巴黎,从地球上的某一地方到任何地方都可以挖通一条隧道,不管彼此之间路途远近,载重多少,都用秒的时间完成全程的旅行。
这种不用牵引的列车是一种无法实现的“永动机”。因为摩擦力和空气阻力是不会不阻止列车前进的。
乘坐这辆自动列车的人,同时受到引力的轨向分力和惯性力的作用,这两个力大小相等,方向相反且相互平衡,因此车厢里的旅客呈现失重状态,既然失去了重量,也就无法辨认上下了。
  奇妙的气垫船?
船是水上重要的交通工具,它是离不开水的。可是你知道吗?有一种神奇的船,它不管是在水面上,还是在陆地上,或者是在沼泽地里,只要表面比较平,它都可以行驶,这就是气垫船。
气垫船是怎么回事呢?它为什么可以离开水面在地面上航行呢?在它的船底四周设有环形喷口,气流从喷口向外倾斜地高速喷出,由于水面的阻挡,气流在船底积聚形成气垫,并产生一股强大的升力,把船托离水面。由于物体同空气的摩擦要比物体同水的摩擦小得多,气垫船向前运动时只受空气阻力,所以它能在水面上高速滑行。它的速度比普通船要快几倍,目前世界上大型气垫船载客可达上千人,时速达300千米/时。
人们还在设想制造载重5000吨的巨型气垫船,以原子能为动力,只要24小时就可从欧洲越过大西到达美国,看来气垫船的发展有着巨大潜力和广阔前景。气垫船在我国也投入了使用,1979年在广州与香港之间开辟了气垫船航线,1989年又在上海的吴淞与崇明之间开辟了气垫船航线。
气垫船是英国的船舶设计师——科克莱尔在1959年首先发明设计制造的。
一种全垫升气垫游艇具有良好两栖性和越野性能,具有良好的通过性,能航行于水面,冰面、沼泽地及陆地(草地)等区域。
郑州号水陆两栖气垫船是我国第一艘用于旅游的气垫船。气垫船是高科技的结晶,顾名思义,它是由船下的大型鼓风机向船身下充气,使般下产生一个巨大的气垫,把船身向上抬高20~50公分,船体借助船后两个巨型螺旋浆产生的推动力,使船向前行进。
一望无际的黄河滩地坎坷不平,汽车在这里无法行驶,一般船只在这里搁浅,唯有气垫船畅通无阴,运行自如。黄河的一大特征是险情丛生,在黄河平静的河面下隐藏着无数的浅滩、暗滩,宽阔的河面无船出现,正是“黄河自古难行舟”的写照。但郑州号气垫船实现了零的突破,在河面上乘风破浪,自由飞翔。
 
风车中的力学
300多年前,西班牙著名作家塞万提斯写了一本书叫《唐·吉诃德》,书中的主人公唐·吉诃德带着他的仆人桑丘,在旅行途中发现了一个旋转的怪物,唐·吉诃德和桑丘以大无畏的精神冲了上去,几次冲锋都以跌得头破血流而告终。这位不可一世的高贵骑士在怪物面前不得不低下了头,这个“怪物”就是当时西班牙的风车。
风车是10~11世纪在德国出现,12世纪开始流行,16世纪荷兰成了风车之国,开始用来汲水围海造田,后来用来碾磨谷物。我国使用风车肯定在德国之前,在唐·吉诃德时期,我国是明朝,风车已相当普遍,宋应星的《天工开物》上记载:“扬群以风帆数扇,俟风转车,风息则止。”
风车是儿童们经常用来作玩具的原型,风车玩具的种类多,北方的风车玩具往往比较简单,但色彩华丽,江南的风车玩具制作精良,外型像自行车轮,被风一吹好看极了。
世界上的风车大同小异,但在华北大沽、塘沽一带,有一种走马灯式的立帆风车。据说这种风车在世界上是独一无二的。
刘仙洲先生在《中国机械工程发明史》上对走马灯式立帆风车作了这样的描述:“它是一个立轴圆架,圆架上挂满多个布帆,风来使帆像走马灯那样旋转,立轴通过齿轮把力传出,可以抽水、磨米。”电影《柳堡的故事》画面上出现的风车就是走马灯式立帆风车。
这种风车是利用船帆的原理又结合风车旋转周而复始的规律,创造出不同位置最大限度的利用风力:在风车右边的帆,全部利用风力,推着风车逆时针旋转,在风车左边的帆,让风力顺利通过。
风车转动时,任何一个帆转到右边时承受风力,推着风车转,转到左边时,把风全部放走,风车就是靠着众多的帆时而工作时而休息,推得风车不停地转。
用不正确的天平进行正确的称量
请想想看,要想得到正确的称量,什么东西最重要,是天平还是砝码?
假如你的回答是两种东西同样重要,那你就错了:你可以用一架不正确的天平做出正确的称量,只要你手头有正确的砝码。用不正确的天平进行正确的称量,有几种方法,我们只来谈谈里面的两种。
第一种方法是俄罗斯的化学家门得列耶夫所提出的。第一步,把一个重物放到天平的一只盘上,——什么重物都可以,只要它比要称的物体重一些就好。然后把砝码放在另外一只盘上,使天平的两边平衡。现在,把要称的物体放到放砝码的盘上,从这只盘上逐渐把一部分砝码拿下来,使天平恢复平衡。这样,拿下的砝码重量,自然就等于要称的物体重量,因为就在这同一只天平盘上,拿下的砝码现在已经由要称的物体代替了,可知它们是有相同的重量的。
这个方法一般叫做“恒载量法”,对于需要一连串称量几个物体的时候特别适用,那原来的重物一直放在一只盘里,可以用来进行全部的称量。
另外一种称量的方法是这样的:把要称的物体放到天平的一只盘上,另外拿些沙粒或铁沙加到另外一只盘上,一直加到两边平衡。然后,把这物体拿下(沙粒别去动它),逐渐把砝码加到这只盘上,加到两只盘重新恢复平衡为止。于是,盘上砝码的重量自然就是要称的物体的重量了。这个方法叫做“替换法”。
方才说的是天平,那么,弹簧秤只有一个秤盘,要怎么办呢?很简单,也可以采用同样简单的方法,假如你手头除掉弹簧秤以外,还有一些正确砝码的话。这儿用不到沙粒或铁沙,把要称的物体放到秤盘上,把弹簧秤所指示的重量记下。然后,把物体拿下,逐渐加上砝码,一直到弹簧秤指出同样的重量为止。这些砝码的重量,自然就等于要称的物体重量了。
砧子打铁
锻工用的铁砧子又大又沉,为的是在强烈的锤击下仍然保持静止状态,以减轻锻造时产生的强烈振动。机床的床身用铸铁制作得很笨重,也是为了容易保持静止状态,保证加工精度。我们说,铁砧和床身的惯性大,而它们的质量又都比较大,为什么质量大的物体惯性大呢?”。加速度反映了速度变化快慢的程度。
既然“速度”表达了运动状态,那么“速度的变化”则表达了运动状态的变化。这个速度改变过程,自然要在一定的时间内发生,以其所经历的时间去除速度的改变量,所得的值即称为加速度。与车的加速度力作用在物体上,产生了加速度。如果用一个较大的力连续推一辆车子,车子不仅起动得快,而且越动越快,这说明加速度大。作用力式中为车的质量。若以同样大的力作用于不同质量的物体上,变化越小,物体保持原来运动状态的能力越大者产生的加速度越小。也就是说,物体运动状态惯性就越大。
因此说一个物体的惯性大小,就用它的质量大小来量度。例如,你用同样大小的力去推空车和货车,空车获得的加速度大于货车,空车容易改变自己的运动状态,这就是因为它的惯性小。
惯性为人类带来了相当多的益处,如果需要增大物体的惯性,我们就可以增加它的质量。机器上的飞轮做得比较重,是为了以大的惯性保持均匀的转速。镐头制作得比较笨重,是因为它能以较大的惯性保持自己获得的运动能量。手扶拖拉机前部所以装有一个很重的飞轮,就是因为依靠它的惯性,能够克服由于汽缸中柴油爆发的间断性引起的转动不匀和振动现象。房屋的地基、桥梁的桥墩都很大很沉重,并且还和地球牢接,也是为了以大的惯性来保持其稳定性。
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斧 头
一种金属砍削工具,用一相当厚的金属开刃的头装在柄上而成,刃口与柄平行,以便砍削,专用于伐木、劈木柴和砍木料。
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杂技
杂技,亦作“杂伎”。指柔术(软功)、车技、口技、顶碗、走钢丝、变戏法、舞狮子等技艺。现代杂技特指演员靠自己身体技巧完成一系列高难动作的表演性节目。
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降落伞是利用空气阻力,依靠相对于空气运动充气展开的可展式气动力减速器,使人或物从空中安全降落到地面的一种航空工具。主要由柔性织物制成。是空降兵作战和训练、航空航天人员的救生和训练、跳伞运动员进行训练、比赛和表演以及空投物资、回收飞行器的设备器材。
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高压锅又叫压力锅,用它可以将被蒸煮的食物加热到100℃以上,于1679年由法国物理学家帕平发明。它以独特的高温高压功能,大大缩短了做饭的时间,节约了能源;但是工作压力大的压力锅对营养的破坏也比较大。
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1912年4月10日,泰坦尼克号从英国南安普敦出发,途经法国瑟堡——奥克特维尔以及爱尔兰昆士敦,计划中的目的地为美国纽约,开始了这艘“梦幻客轮”的处女航。4月14日晚11点40分,泰坦尼克号在北大西洋撞上冰山,两小时四十分钟后,4月15日凌晨2点20分沉没,由于只有20艘救生艇,1523人葬身海底,造成了当时在和平时期最严重的一次航海事故。电影《泰坦尼克号》就是根据这一真实海难而改编。
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飞机指具有机翼和一具或多具发动机,靠自身动力能在大气中飞行的重于空气的航空器。严格来说,飞机指具有固定机翼的航空器。20世纪初,美国的莱特兄弟在世界的飞机发展史上做出了重大的贡献。在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1号,并且获得试飞成功。他们因此于1909年获得美国国会荣誉奖。同年,他们创办了“莱特飞机公司”。自从飞机发明以后,飞机日益成为现代文明不可缺少的运载工具。它深刻的改变和影响着人们的生活。
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香蕉球
又称“弧线球”,足球运动技术名词。指足球踢出后,球在空中向前并作弧线运行的踢球技术。弧线球常用于攻方在对方禁区附近获得直接任意球时,利用其弧线运行状态,避开人墙直接射门得分。
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地 铁
地下铁道,简称地铁,亦简称为地下铁,狭义上专指在地下运行为主的城市铁路系统或捷运系统;但广义上,由于许多此类的系统为了配合修筑的环境,可能也会有地面化的路段存在,因此通常涵盖了都市地区各种地下与地面上的高密度交通运输系统。
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气垫船
气垫船又叫“腾空船”,是一种以空气在船只底部衬垫承托的交通工具。气垫通常是由持续不断供应的低压气体形成。气垫船除了在水上行走外,还可以在某些比较平滑的陆上地形行驶。气垫船是高速行驶船只的一种,行走时因为船身升离水面,船体水阻得到减少,以致行驶速度比用同样功率的船只快。很多气垫船的速度都可以超过五十节。气垫船亦可用非常缓慢速度行驶。
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风 车
风车是一种把风能转变为机械能的动力机;用可调节叶片或梯级横木轮子收集风力。简单的风车由带有风蓬的风轮、支架及传动装置等构成;风轮的转速和功率,可以根据风力的大小,适当改变风蓬的数目或受风面积来调整;在风向改变时,必须搬动前支架使风轮面向风;完备的风车带有自动调速和迎风装置等。具备发电用途的风车又称为风力发电机。
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天 平
天平是一种衡器。由支点(轴)在梁的中心支着天平梁而形成两个臂,每个臂上挂着一个盘,其中一个盘里放着已知重量的物体,另一个盘里放待称重的物体,固定在梁上的指针在不摆动且指向正中刻度时的偏转就指示出待称重物体的重量。
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打 铁
打铁是一种非常原始的锻造工艺,盛行于上世纪八十年代前的农村。这种工艺,虽然原始,却很实用;虽然简单,却并不易学。打铁铺也称“铁匠炉”。所谓“铺”只是一间破房子,屋子正中放个大火炉,炉边架一风箱,风箱一拉,风进火炉,炉膛内火苗直蹿。要锻打的铁器先在火炉中烧红,然后移到大铁墩上,由师傅掌主锤,下手握大锤进行锻打。右手握小锤,左手握铁钳,在锻打过程中,上手要凭目测不断翻动铁料,使之能将方铁打成圆铁棒或将粗铁棍打成细长铁棍。可以说在老铁匠手中,坚硬的铁块变方、圆、长、扁、尖均可。铁器成品有与传统生产方式相配套的有农具,如犁、锄、镐、镰等,也有部分生活用品,如菜刀、锅铲、剪刀等。

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