牛顿第三定律又叫做作用力与反作用力定律。物体间相互作用的力是一对力,一个物体对另一物体有力的作用时,后一物体必然同时对前一物体有力的作用。自然界根本不存在这样的物体,它只对别的物体施加力,而不同时受到后一物体对它的力,同样也不存在这样的物体它只受到别的物体对它的力,而不同时对后一物体施加力,这一对物体之间相互作用力叫做作用力和反作用力。
人往地面上拍皮球时,皮球马上就会蹦起来。拍球使的劲越大,皮球蹦得也越高,皮球的跳动是由于它给予地面一个作用力,地面同时产生了一个反作用力把皮球弹回来。作用力越大,反作用力也越大,而且两力的方向还是相反的。
乘坐一艘小船在湖面上游玩时,桨插入水中往后击水,桨对水产生了作用力,水同时对桨产生反作用力,所以小船才能向前行驶。用柴刀劈柴,人通过柴刀把力作用在木柴上,木柴反过来也通过柴刀向人传递反作用力,使人手上有震动感感,人劈柴的劲越大,手就越感到震动的厉害。
作用力和反作用力是一对矛盾的两个方面,它们同时产生,同时消失,彼此作用于对方又受到对方的反作用。作用力和反作用力总是大小相等、方向相反的一对相同性质的力,也就是说要么都是弹力,要么都是摩擦力等等,这个普遍的力学规律叫做作用力反作用力定律。
没有被摔死的奇迹
如果一个飞行员从几千米高的飞机上无降落伞跳下居然没有摔死,你会相信吗?这却是一个真实的故事。
第二次世界大战中,一架袭击德国汉堡的英国战机被击中起火。坐在飞机后座的枪手一时拿不到放在机舱前面的降落伞,但又不想活活被烧死,于是他果断地无伞跳出了机舱。他刚刚离开飞机就爆炸了,此时飞机的高度是5500米。一分半钟以后,他就像一列高速急驶的列车,以200千米/小时的速度向地面落去。
当他从昏迷中醒来的时候,发现自己并没有摔死,只是皮肤被划破,身体多处被挫伤。闻讯赶来的德国人也感到惊叹不已,他们对所有的数据进行了准确的测量,结果也是全部正常,充分显示这是一个奇迹。
后来经过分析发现,机枪手下落是幸运的掉在了松树丛林里,而离他不远处就是开阔的平原。他先从松树上砸了一下,然后掉在积雪很深的雪地上,把松软的积雪砸了一个一米多深的坑。这样一来,机枪手和地面碰撞的力量被延缓了上千倍,冲力也大为减少。当然还有个原因是,他受到了空气阻力的保护,如果没有空气阻力,从5500米高的地方落下来,落地时的速度要达到180千米/小时左右,而空气的阻力使他的落地速度大大减少,这也是产生奇迹的原因。
这样一分析,大家就会发现许多没有摔死的奇迹都有它的道理。
西瓜炮弹引发的思考
如果说一颗子弹在一定条件下可以变得对人没有妨害,相反的情形也同样可能存在:一个“和平”的物体用不大的速度投掷出去,却可以起到破坏作用。1924年曾举行过一次汽车比赛,沿途的农民看到汽车从身旁飞驰过去,为了表示祝贺,向车上乘客投掷了西瓜、香瓜、苹果等,这些好意的礼物居然起了很不愉快的作用:西瓜和香瓜把车身砸凹、弄坏了,苹果落到乘客身上,造成了严重的外伤。
理由很简单:是汽车本身的速度加上投出西瓜和苹果的速度把这些瓜果变成了危险而又有破坏力的炮弹。一颗10克重枪弹发射出去以后所具有的能和一个4千克重的西瓜投向每小时行驶120千米的汽车所产生的能不相上下,当然,西瓜的破坏作用是不能跟子弹相比的,因为西瓜并没有像子弹那样坚硬。
等到高空大气层里的高速度飞行实现,飞机已经具备每小时3000千米的高速度,也就是有了跟子弹样的速度的时候,每一个飞行员就都会有机会碰到与此类似的情形,就是在这种飞机飞行的路上,每一个落在这架高速飞机前面的物体,对于这架飞机都会成为有破坏力的炮弹。
从另外一架即使不是迎面飞来的飞机上偶然跌落下来的一颗子弹,如果跌到这架飞机上,就等于从机枪射击出的一样:这颗跌下的子弹碰到这架飞机时候的力量,跟从机枪里射到飞机上的一样。
道理很明显,子弹跌到这架飞机上跟从机枪发射出来,它们的相对速度相等(飞机和机枪子弹的速度都跟每秒800米相近),因此跟飞机接触时候的破坏后果也一样。
人蝇的力学传奇
世界上只有苍蝇、蚊子等昆虫可以停留在天花板上,甚至鸟儿也能倒抓在天花板上,人却很难办到。可是,魔术师却能借助于力学装置成为“蝇”,倒吸在天花板上行走,人称“人蝇”。
剧场的天花板上挂着一块7.5米长的木板,木板朝下的一面刷上油漆并且打蜡上光,使其表面光洁平整,让吸盘可以牢牢的吸在上面。表演开始时,一位小姐坐在紧挨木板上面的秋千上,脚上穿一双像溜冰鞋那样的高帮靴子,在秋千上做一个倒立动作后,用脚蹬住那块木板然后双手放开秋千,头朝下身体挂在木板上。开始时她以很小的步子倒退着走,接着又往回返程,也是倒着走。
这个魔术成功的关键就在那双靴子上,原来这双靴子的鞋底里装有气动装置,每只气动装置所产生的吸力,足以支持两倍于表演者体重的重物。因此,当魔术师在天花板上行走时,即使只有一只脚与木板接触,它也足以把她牢牢吸在上面。当然,靴子里还有一套紧固装置,可以把表演者的双脚牢牢缚在靴子里,为了预防万一,天花板下设有一张安全网。
真假子弹的故事
世界著名魔术师托里尼每次演出时的压轴戏总是“退尔枪”,由他儿子扮演瑞士民族英雄威廉·退尔的儿子,将一只苹果放在他嘴中咬住。随即,托里尼请一位观众拿起一把手枪,在众目睽睽之下将一颗子弹推上镗,然后让他对准苹果开枪。随着“呯”的一声,子弹在烟雾中飞出,只见小托里尼安然无恙,而子弹却留在苹果中。
从力学角度思考,怎么也无法解释快速飞驰的子弹会被一只苹果挡住。其实这个魔术的窍门在子弹上,子弹总共有3颗,2颗是真的,1颗是假的。开始时观众拿的是一颗真子弹,当托里尼把它推上镗时换成了假子弹,这颗子弹看上去和真的一模一样,只是一受到压力就会粉碎。因此,一开枪它就马上散成无数细粒,像灰尘一样四处飞扬,观众看来还以为是子弹射出后的火药烟尘。当然,苹果中的子弹是事先埋藏在里面的真子弹,它当然与托里尼向观众出示的那颗真子弹一模一样。
这个魔术的关键是制造假子弹,它既要在外形上与真子弹一模一样,又必须在枪击的压力下碎成粉末。曾经有一位魔术师为了节约成本,表演时用的子弹在“肥皂弹”的外面滚拌上石墨粉。可是,有一天晚上演出时,“肥皂弹”却出了事故,它没有粉碎,结果打在表演者的脸上,使他受了重伤。原因在于那颗“肥皂弹”因为放置时间较长,肥皂本身干固了,射出后没有粉碎。
比萨斜塔
比萨斜塔是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼,立于意大利托斯卡纳省比萨城北面的奇迹广场上。广场的大片草坪上散布着一组宗教建筑,它们是大教堂(建造于1063年~13世纪)、洗礼堂(建造于1153年~14世纪)、钟楼(即比萨斜塔)和墓园(建造于1174年),它们的外墙面均为乳白色大理石砌成,各自相对独立但又形成统一罗马式建筑风格。比萨斜塔位于比萨大教堂的后面。
钱塘江大潮
钱塘潮指发生在浙江省钱塘江流域,由于月球和太阳的引潮力作用,使海洋水面发生的周期性涨落的潮汐现象。