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    《趣味物理學(xué)續(xù)篇》第二章力·功·摩擦 2.1關(guān)于天鵝、龍蝦和梭魚的問題

    來源:百度文庫 2010-08-31 14:53:56

    中考真題

    智能內(nèi)容

    第二章力·功·摩擦 2.1關(guān)于天鵝、龍蝦和梭魚的問題

      關(guān)于“天鵝、龍蝦、梭魚跟一車貨物”的寓言,是大家都知道的。可是如果有人從力學(xué)的觀點(diǎn)來研究這個寓言,就會看出寓言作者克雷洛夫所做的結(jié)論同我們所得的完全不同。

      擺在我們面前的是力學(xué)上幾個互成角度的力的合成問題。按照寓言,這個力的方向是:

      ……天鵝在沖向云霄,

      龍蝦在往后退,而梭魚在向水里拉。

      這就是說,一個力量——天鵝的拉力——向上,第二個力量——梭魚的拉力(OB)——向旁邊,第三個力量——龍蝦的拉力(OC)——向后面。別忘了還有第四個力量——貨物的重量,它是豎直向下的。寓言說,“貨車現(xiàn)在還在原處”,換句話說,就是加在貨物上的幾個力的合力等于零。

      是這樣嗎?讓我們看一看。沖向云霄的天鵝,不但不會妨礙龍蝦和梭魚的工作,甚至還幫著它們:天鵝的拉力向著重力的反對方向,所以減小了車輪跟地面和跟車軸的摩擦,也就是減輕了,甚至完全抵消了貨車的重量,——要知道貨車并不是很重的(寓言中有句話,“對它們說來,貨車似乎是很輕的”)。為了簡單起見,讓我們假定貨車的重量是被天鵝的拉力抵消了,那我們就會看到,剩下來的只有兩個力:龍蝦的拉力和梭魚的拉力。這兩個力的方向,寓言說,蝦是往后退,而梭魚是在向水里拉。不用說,水一定不在貨車的前面而是在它的某一側(cè)面。(克雷洛夫的幾個勞動者當(dāng)然不打算把貨車?yán)滤ィ。┻@就是說,龍蝦和梭魚的力是互相成角度的;既然是這樣,它們的合力就決不會等于零。

      讓我們按照力學(xué)的法則,用OB和OC這兩個力做邊來畫一個平行四邊形。四邊形的對角線OD就代表著合力的方向和大小。很顯然,這個合力應(yīng)當(dāng)能夠移動貨車。在貨車的全部或部分重量因天鵝的拉力而減小的時候,就更加容易移動。另一個問題是:貨車是向哪個方向——向前、向后、還是向旁邊——移動的?這就要看這幾個力的相互關(guān)系和它們所成角度的大小了。

      讀者如果對力的合成和分解有些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的話,就很容易看出:即使天鵝的力量不能抵消貨車的重量,貨車也不會停在原處不動。只有在一種條件下,這三個力的作用才能使貨車不動。這條件就是車輪跟車軸和跟地面的摩擦力比合力大。但是這跟寓言的內(nèi)容不合,因?yàn)?ldquo;對它們說來,貨車似乎是很輕的。”

      這樣看來,無論在哪一種情況下,克雷洛夫都不能肯定說“貨車一點(diǎn)也沒動”,“貨車現(xiàn)在還在原處”。不過,這并沒有減低這個著名的寓言的思想性。

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