书城科普有趣的力学
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第4章 认识我们身边的力(4)

活性剂这种分子结构会降低表面张力的功能使油水不但不再相互排斥,而且能把油水联合起来形成均匀的液体,或者说,油溶解于水中,自然碗上的油污就不存在了。工程界受这种洗碗中力学现象的启发,应用于工程建设,取得了效益极大的成功。即:将固体沥青这种油性物质加热后,加上一定比例的水和阳离子活性剂制成的沥青乳液,用于道路建设,提高了施工质量和进度。

水里的力学

在常温常压下,物质分为固体、液体和气体三个状态。固体分子间相对作用力较强,无规则运动较弱,不易变形;气体分子间作用力较弱,无规则运动剧烈,容易变形和压缩;液体易变形,不易压缩。气体和液体统称为流体。

从力学分析角度通常认为,流体与固体的主要区别在于它们对于外力的抵抗能力是不同的。固体有能力抵抗一定大小的拉力、压力剪切力。当外力作用在固体上时,固体将产生一定程度的相应变形。外力不变,变形也不变,而液体在静止时不能承受切向应力,只要有微小剪切作用,都将使流体产生连续不断的变形,外力停止作用,变形才会停止。流体这种在外力作用下连续不断变形的宏观特征,通常称为流动性。

行走的力学

人活动离不开走路,但学会走路并不容易。原始人类从四足爬行到双脚直立行走经历了1000多万年漫长的历程。从静力学角度分析,双足步行与四足爬行的最大区别在于:四足爬行可以保证重心不越出支承足与地面的接触点围成的区域,因此每个时刻都处于静力学平衡状态;而双足步行只有一个支点,重心经常越出支承足与地面的接触范围,处于静力学不平衡状态,人走路时重心总是位于支点的上方,相当于一个倒置的复摆。

步行时身体前倾

在实际步行中,经过训练的人会要求人体重心在支点后方时,足底的摩擦力朝后,则随重心的前移而减小。当重心移到支点的前方时,摩擦力变向改为朝前。穿上底部有花纹的防滑鞋可使摩擦系数增大,稳定域也随之扩大。当运动员身体前倾步长增大时仍能保证步行的稳定性。

如何打秋千?

会打秋千的人,不用别人帮助推,就能越摆越高,而不会打秋千的人却怎样也摆不起来,这是什么原因呢?

打秋千高手的动作是这样的:

从高处摆下来的时候身子是从直立到蹲下,而从最低点向上摆时,身子又从蹲下到直立起来。由于从蹲下到站直时重心升高,无形中就对自己做了功,增大了重力势能。另外,在下降的过程中因为脚对秋千做了功,人和秋千的总能量也会增加。因此,每摆一次秋千,都使打秋千的人自身能量增加一些。如此循环往复,总能量越积越多,秋千就会摆得越来越高了。

拐杖的作用

受伤者借助单拐行走,当举健康腿时,重心点位于患腿与拐杖之间,其位置决定于患腿承受体重的分量,受力愈小,重心点愈靠近拐杖,当拐杖置于健腿侧,则行走时重心点轨迹类似正常行走,横向摆幅小,若拐杖置于患腿侧,举健康腿侧时,重心点将移出患腿外侧,不仅行走时费力,姿态别扭,更严重的问题是由于横向摆幅大降低横向稳定性,很容易摔倒。

气门芯的力

大家都知道自行车上有个“气门芯”,但你知道它的设计非常巧妙吗?如果有兴趣,你可以把它从自行车上取下仔细研究一下。

“气门芯”的主体是一小段上端中空,下端实心的柱体,在下端的侧面开一个小孔与中空部分相联通。下面套上一段有弹性的细橡胶管就构成专门芯的总体。其实它就是一个单向阀门,当你给自行车胎打气时,气筒中的压缩空气由中空部分进入气门芯,把有弹性的橡胶管“顶”起,空气进入车胎;当不打气时,弹性橡胶管收紧,盖住侧面的小孔,使空气不能从车胎中回流。

需要注意的是,生活中细橡胶管经过一年后一般会有些变质,建议每年更新一次气门芯橡胶管。

万有引力和人的情绪

月球的引力对地球上的所有物品都会发生潮湿影响,对地球的固态地壳每天也产生两次轻微的凸起现象,不过不象海水潮湿那样可以明显的观察。这种潮湿现象现在对人身的影响,也就是人的情绪、行为产生剧烈的波动。尤其对那些饮酒过量、忧郁症病人和神经衰弱的人影响更加明显。

人体内有80%的物质是流体状态,而液体的元素成分和已存在几十亿年的地球海水成分是一致的,即然月球引力对地球的海水产生潮湿现象,而对人产生情绪影响也是很自然的了。月球运动引起潮湿时,人体内的荷尔蒙触发神经电解液,神经机能在这种突然外来的强大引力及其周围的电磁场和冲击下出现紊乱,人体内各部分的水分分布出现不均衡、神经系统会变得敏感、脆弱,超过了控制能力就会发生非正常的情绪作为。

河里的漩涡

范成大的“初入巫峡”五言诗生动形象地描述了在长江三峡段行舟所遇旋涡的惊险情景,有时能安稳行舟,江面上如熨毂一样顺利恬静,但江水忽然翻滚而起如缣车翻搅,使人猝然不备。从范成大对漩涡形象描述中看出,他对旋涡产生的规律进行的思考,特别是“未尝有定处,或无故突然而作”这段描述,与近代流体力学对壁湍流猝发现象的描述颇有相似之处。

实际上不只是江水中有旋涡,在自然界中我们可以经常看到形形色的流体漩涡,宇宙空间的旋涡星云可能是尺度最大的旋涡。夏季的台风是反时钟方向旋转的强烈旋涡。海面与地面上的龙卷风也是一种破坏性极强的旋涡。旋风分离器是靠人为制造的旋涡来分离由锅炉排放出烟气中的固体颗粒,使得烟筒只排放较洁净的气体,以达到环境保护的目的。

轮船

轮船轮船一词始于中国唐代,它的出现与船的动力改革有关。南北朝时期的中国人,已发明了轮船。以船侧轮子的转动代替划桨,以轮激水前进。古称为“车船”、“车轮轲”。在这里,轮成为以连续运动代替间歇运动的机械。

顺手抓住一颗子弹

根据报载,在第一次世界大战期间,一个法国飞行员碰到了一件极不寻常的事件。这个飞行员在2000米高空飞行的时候,发现脸旁有一个什么小玩意儿在游动着。飞行员以为这是一只什么小昆虫,敏捷地把它一把抓了过来。现在请你想一想这位飞行员的惊诧吧,他发现他抓到的是……一颗德国子弹!

一颗子弹并不是始终用每秒800~900米的初速度飞行的。由于空气的阻力,这个速度逐渐减低下来,而在它的路程终点(跌落前)的速度却只是每秒40米。这个速度是普通飞机也可以达到的。

这颗子弹对于飞行员来说,它就相当于静止不动的,或者只是略略有些移动。那么,把它抓住自然没有丝毫困难了。

手臂有哪些肌肉?

上肢肌:上肢,运动灵巧,包括肩部肌、臂肌、前臂肌和手肌。肩部肌分布于肩关节周围,有保护和运动肩关节的作用。其中较重要的有三角肌。臂肌均为长肌,可分为前后两群。前群为屈肌,有肱二头肌、肱肌和喙肱肌;后群为伸肌,为肱三头肌。前臂肌位于尺、桡骨的周围,多为长棱形肌,可分为前、后两群。前群为屈肌群;后群为伸肌群。手肌位于手掌。分为外侧群、内侧群和中间群。

椅子

椅子是一种有靠背、有的还有扶手的坐具。古代席地而坐,原没有椅子,“椅”本是木名。《诗经》有“其桐其椅”,“椅”即“梓”,是一种树木的名称。

摩托车

摩托车,由汽油机驱动,靠手把操纵前轮转向的两轮或三轮车,轻便灵活,行驶迅速,广泛用于巡逻、客货运输等,也用作体育运动器械。从大的方向上来说,摩托车分为街车,公路赛摩托车,越野摩托车,巡航车,旅行车等。

关于“牛”字,我们经常能听到的是“史上最牛的某某人、某某事”,网友发帖也特别喜欢在前边加上“史上最牛”几个字,好像只有这样才能显示其程度之深。“牛”字在这里,是一个形容词,形容某个人或某件事很厉害,甚至有超乎想象、不可思议、不能用常理度之的意思,如“史上最牛钉子户”,“最牛的车”等。