苹果总是往下落是怎么回事
这是生活中最常见的现象：树上的苹果成熟了就自然而然地往下落。好奇的孩子见了常常要问，苹果为什么向下落？为什么不往上飞，或往其他方向掉？稍懂物理学常识的人便会解释，这是地球引力的作用。
在地球上，无论什么东西都要受到地心引力的作用。在地球周围的空间中，不论什么物体，如果没有一个和地心引力相反的力支持它，就会向地心下落。物体由于地球吸引而受到的垂直向下的力叫重力。
我们生活在地球上，每时每刻都要和重力打交道。例如，一块不规则的硬纸板，从什么地方打孔穿线才能平稳地提起来？吊车准备把粗大的钢管吊在大型平板车上，吊钩应当吊在哪里？
要解决这些问题，不仅要知道用力，还要想一想这个力应当作用在哪儿。通过实验你会发现，要提起圆纸板，线从圆心穿过就行了；长方形和平行四边形纸板，只要找到对角线的交叉点，轻轻一提就起来；三角形找准三条中线的交叉点即解决问题。
原来任何东西都有一个重心。地球的引力就作用在这个点上。
重心不仅是地球对物体力的作用点，而且与物体的稳度关系极大：重心越低，稳度越大。重心如果低于支撑点，物体就更加稳定。在生活中，用降低重心来提高稳度的例子很多。
拔河比赛，不仅要巧妙地用力，而且要把重心放低，增加身体的稳度。货车上装东西，总是把重的货物装在下面，轻的货物装在上面，而且货物不能装得太高。
高高的塔式起重机要把成吨的器材提上高楼，就必须提高它的稳度。所以，设计者在塔式起重机的下边做了一个压重架，在压重架里放进了很多重的钢锭，这样就使起重机的重心得到降低，增加了稳度。
可是有时候也会出现意外情况。重心低的东西反而比重心高的东西容易倒，这又是怎么回事？如用手指顶住一支铅笔和一支竹竿，同时放手，竹竿倒下来就慢得多。
秘密何在？原来任何物体要倒总是需要一定的时间。物体跌倒的时间和重心的高度有关。重心高的物体跌倒的时间要长一些。杂技演员就是利用这一原理来顶竹竿的。不论是他用手、额头、下巴，还是身体的其他部位来顶竹竿，由于长竹竿跌倒的时间比较长，他在下面不停地调整平衡位置，所以竹竿像粘在身上似的。
背道而驰的两种力
当你在湖面上划船，一艘小船向你冲来，为了阻止它撞上你的船，可用桨将这只小船推开。这时你会发现，两艘船同时移动。因为你推另一艘船时，那艘船也以相同的力推你的船。要想从岸上跳上船，脚用力一蹬地，地给人相同的作用力，人才能跳到船上。用木板砸钉子，钉子往下去，同时也给上面的木板以反作用力。拉车子也一样，你用绳子拉车的时候，同时也会感觉到绳子在向后拉你，把你的肩头勒出一道沟。总之，力是两个物体间的相互作用。一定要有两个物体相互作用，才有力出现。
甲物体作用于乙物体，乙物体也同时作用于甲物体，我们分别称它们为作用力和反作用力。这两个力必定同时出现，谁也不能单独存在，有作用力必定有反作用力。
作用力和反作用力是一对孪生兄弟，形影不离。比如磁石吸铁，不光有作用力，还有看不到的反作用力。通过小实验我们会发现，把两个软木塞分别别上一枚磁针和铁针，让它们同时浮在水面上，叫磁针去吸铁针。结果不仅铁针在向磁针靠拢，磁针也同时向铁针靠拢。说明铁针也在吸引磁针。
浮力也有反作用力。不信，我们可以做个实验。
在天平的左右两边各放相同重量的一杯水。天平恰好平衡。这时再往左边的杯里放一小块木片，结果天平照常保持平衡。那么木块的重量到哪里去了呢？
原来，木片受到水的浮力，重量被浮力抵消了。但是要注意，木片受到浮力作用的同时会对水产生一个反作用力，这就是浮力的反作用力。它的大小和木片的重量相等，压在水上，水又把这个力传给天平，因此，前后两次天平左盘受到向下的力没有变化。这说明，浮力也有反作用力。
从以上的例子我们不难发现，作用力和反作用力一同产生，一同消失，绝不会单独存在。但是，这对“孪生兄弟”又是两个死对头，总是背道而驰。
首先，作用力和反作用力总是分别作用在两个物体上，决不作用在一起。
你瞧，你用左手使劲击打右手，两只手都疼痛。说明左手有一个力作用在右手上，右手上一定也会同时有一个力作用于左手上。在碗边上磕鸡蛋的时候，鸡蛋的作用力作用在瓷碗边上，瓷碗边的反作用力作用在鸡蛋壳上。
还有，从高处往水泥地上砸石块，水泥地受到石块的作用力，同时也有反作用力作用于石块，令石块粉碎。
水的浮力作用在轮船上，轮船的反作用力作用在水上。
其次，作用力和反作用力的方向总是相反的。上面的很多事例都说明了这一点。
1687年，牛顿总结了作用力和反作用力的规律，指出：作用力和反作用力大小相等，方向相反，它们同时产生又分别作用在两个物体上。这就是牛顿第三定律。
有人不禁要问，既然作用力与反作用力大小相等，为何拔河场上两方运动员同拉一根绳子，还能决出胜负？
其实，决定拔河胜负的并不是双方向后拉的力，而是与脚下的摩擦力密切相关。拔河的时候，如果你想不被对方拉过去，就要努力加大脚和地面的静摩擦力，另外也要防止被对方向前拉倒你。这就需要用力蹬住地面，身体向后倾，重心压低才行。当然，拔河队员的体重越大，和地面的最大静摩擦力越大，所以，参加拔河比赛体重大的人多。
根据牛顿第三定律，人们发明了起跑器、无坐力枪炮和火箭等生活、军事、科学器具等。能把卫星和宇宙飞船送上太空的火箭，就是应用这一原理的最杰出成果。
软弱如何变坚强
我们在电影中可以看到这样的镜头：南非沙漠中，同盟国军队与德国军队正在激烈交战，士兵在沙漠中脚陷得很深，步履艰难，而隆隆的坦克却如履平地，与在马路上行驶比，速度一点也不受影响。
为什么重量小的人陷进沙漠里，而重达数十吨的坦克却没有陷进去，这是什么缘故？
还有，气功表演者赤膊上身，躺在布满尖钉的滚板上，然后再让助手站在表演者的身体上。一会儿在观众的喝彩声中表演者微笑着站起来，毫发未损。假如表演者躺在一颗尖钉子，钉子必将扎入身体。这又是什么原因？
通过比较发现，接触面越大的东西所产生的压力越分散，接触面越小压力越集中。为了比较压力分布的情况，我们把单位面积上的压力叫做压强。压力越集中，单位面积上的压力越大，压强也就越大；反之，压力越分散，压强越小。
比人重得多的坦克不会陷进沙漠，就是因为它的履带和沙漠接触的面积比人的脚大得多，它的压强小。
有的时候我们需要压强小，有时又需要压强大。怎么办？改变受力面积，使压力变化就行了。
这个原理，我们的祖先早就学会应用。50多万年前的北京猿人用石英岩打制了各种尖状石器，用于生产和狩猎；比这更早的云南省元谋人，也已经学会制造简单的尖状石器；直到现代，各种刀、斧、钉、针等利器，都是利用缩小受力面积的方法来加大压强。
一些初学物理的同学容易混淆压力与重量。当物体处于水平静止的情况下，压力等于重量。如果不是在水平面上，物体的压力或者大于本身的重量，或者小于本身的重量。
在我们的生活中常常会发生这样的情况，一条图画纸，用一只手捏着它的一端，纸条会垂下去，连自己本身的重量都支撑不了。如果把它弯成弧形，卡在两本书之间，它竟可以驮起两盒火柴。这说明，纸条能够承受多大重量，与它的形状有关系。
物体的形状影响着它能承受的外力，这是一条重要的力学原理。
我们的祖先很早就发现了拱形物体最能承受外来压力的这一性质，并且把它运用到建筑上去，创造了举世闻名的筑拱技术。
最古老、最杰出的拱形建筑物是我国的赵州桥。隋朝石匠李春，于公元616年在河北赵县城南洨河上，修筑了一座弧形的石桥，犹如跨在河上的长虹。在漫长的1300多年的岁月里，赵州桥经受了地震的摇撼，洪水的冲击，车马的压扎，仍然屹立在洨河之上。
赵州桥不但有个弧形的大拱，而且在桥肩上还有4个小洪。当山洪暴发时，小拱可以把洪水泄走。赵州桥坚固耐久的秘密正在拱上。
现在，建筑工程技术人员继承并发展了拱桥建筑的传统，创造了双曲拱桥。
双曲拱桥的外形同一般的空腹拱桥看上去没有什么区别，但是站在桥下一看，就会发现它的肚皮是凹的，其拱中有拱。南京长江大桥的公路引桥就是这种双曲拱桥。
科技工作者们还根据物体形状影响着它承受外力的原理，设计生产出不同形状的钢铁。
如塔式起重机、油田上的钻探井架，它们上边的钢材都是V形或L形，这种折起来的钢铁，就是大力士的骨骼——角钢。
把两个L形钢材组合在一起，就可以形成槽钢。槽钢是构成铁桥、汽车、拖拉机和一般机器的底架必不可少的。
还有，火车轮下的工字型钢轨，就是把两个槽钢背对背组合起来的。
火车是个庞然大物，钢轨的顶面必须有一定的宽度和厚度来承受压力。为了使钢轨稳定，钢轨的底面也应当有一定的宽度；另外，火车的铁轮上还有一个伸长的边，为了让带边的车轮正常转动，钢轨还要有一定的高度。只有工字型钢材能满足这3个条件，而且最节省钢材。
此外，还有一种丁字钢，又叫T型钢，也可以把它看成是两个角钢背对背结合到一起的。
固体有一定的压力和压强，那么液体和看不见的空气是否存在着惊人的压强呢？
有的。让我们来看一个例子。
1912年秋，当时世界上最大的远洋货轮“奥林匹克号”正在大海上航行。比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克号”在距它100米左右的海面上与它并排疾驶。就在这时候，小军舰受到一种不可抗拒的巨大作用力，竟自己改变航向，不再听从舵手的操纵，不停地向巨轮靠近。横祸发生了，“豪克号”的船头把“奥林匹克号”的船舷撞了一个大洞。
为什么会发生这起撞船事故呢？这原来与流体的压强有关。
在“豪克号”和“奥林匹克号”并排向前航行时，它们之间形成了一条中间狭窄的水道，海水在其中相对于船向后迅速流动。两舰外侧的海水虽然也相对于船向后流动，但流速较慢，这样，两船外侧海水比内侧海水对船舷的压强大，因而使质量较少的铁甲舰“豪克号”向“奥林匹克号”靠近，于是发生了撞船事故。
关于空气有没有压力还有一个很有名的实验。
1666年的一天，德国马德堡传出一条新闻，市长、科学家葛利克要做关于空气压力的实验。
葛利克做了两个直径为37厘米的空心半球，合起来可以不漏气。其中一个半球上装有活门。他从这里接上抽筒，把球里的空气抽掉，再把活门关好，然后叫人在每个半球的环上各拴上8匹强壮的大马，叫它们各奔东西，把球拉开。
赶马的人用鞭子抽打着马，16匹马吃力地拉着。拉呀拉，突然“啪”的一声巨响，球被拉开了。葛利克又把两个半球合上，这次不再把空气抽走，结果他用手轻易地就把两个半球拉开了。
这就是著名的马德堡半球实验，它生动有力地证明了空气压力的存在。从此，人们终于相信我们身边的空气存在着压力了。后来人们经过计算得知，在海平面上，大气压力每平方厘米是1千克。就是说，指甲大的面积上压着1千克重量，一张报纸上的总压力就是4吨多。
那么，为什么房子没有被压倒，人的身体没有被压扁？还有……这是因为大气并不只有向下的压力，它是压向四面八方的。房子的墙壁、房顶周围到处都有压强，各个方向相互抵消了。人的处境也一样。
大气压是人类隐形的助手，许多事情都离不开它。比如：给自行车打气，通过打气筒的活塞，把大气压进车胎；往钢笔里灌墨水，得先把笔囊里的空气挤出去，然后一松手，墨水就进到笔囊里了。这是因为笔囊里空气少了，压强小了，外边的大气压就把墨水给压上去了。
我们的呼吸也要靠大气压。吸气的时候总是扩张胸腔，使肺里的气压降低，外边的大气压就把空气压进身体里了。人是离不开大气压的，半秒钟的失压人都难以生存。所以，宇宙飞船和航天飞机上都必须有密封座舱，座舱里要保持一定的大气压。
同时，大气压的变化还可以帮助我们预报天气情况。通常情况下，大气压慢慢升高，天气多半要转向晴天；如果气压慢慢降低，天气常常会变阴，空气会变得潮湿。
空气有如此惊人的压强，它有重量吗？
让我们用一个简单的小实验来回答这个问题。
把两个容积相等的气球充上气，分别在两个气球上贴上一条胶带使其平衡。然后用针在一个气球的胶带上戳个孔，放出里面的空气，结果放了气的一头翘起来了。这说明空气有重量。
可是直到20世纪初，人们还不这么认为。
1909年，飞机刚发明不久，飞行员成了社会上最受欢迎的人物，受到了人们的崇拜。
一天，一名法国飞行员驾驶飞机到英国去，途中飞机出了故障，迫降在一个小城附近。在一家饭店里，他立刻被人围住了。飞行员走后，一名商人想把飞行员呼吸过的空气买下来，然后作为纪念品高价卖出去。于是他把饭店的门窗都关上了。
女店主对商人说：“这间房子是100多立方米，每立方米的空气10块钱，就付我1000块钱吧！”