友情提示:如果本网页打开太慢或显示不完整,请尝试鼠标右键“刷新”本网页!
富士康小说网 返回本书目录 加入书签 我的书架 我的书签 TXT全本下载 『收藏到我的浏览器』

中华学生百科全书-第239部分

快捷操作: 按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页 按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页 按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部! 如果本书没有阅读完,想下次继续接着阅读,可使用上方 "收藏到我的浏览器" 功能 和 "加入书签" 功能!



伽利略的思考

著名的意大利物理学家、天文学家、数学家伽利略,从小就喜欢观察和
思考。在他 18 岁那年,有一次到教堂去做礼拜。他注意到屋顶上挂的那些摇
摆不定的吊灯的灯绳都一样长。他用自己的脉搏跳动的次数来测量吊灯的摆
动时间,发现尽管有的灯摆动幅度大,有的灯摆动幅度小,但是它们摆动一
次的时间都相等。这一发现引起伽利略的思考:是不是其他摆动也跟吊灯的
相似,摆动一次的时间跟幅度大小没关系?吊灯的轻重不影响摆动一次的时
间长短吗?……
回去以后,伽利略找了些长短不同的绳子和轻重不同的石头,他用绳子
系住石头做成摆,研究摆动的规律。他发现:摆动一次的时间,只由绳的长
短来决定,不但跟摆动幅度的大小没有关系,而且跟石头的轻重也没有关系;
只要摆绳的长度一定,摆动一次的时间就一定。
伽利略发现的摆动规律叫摆的等时性,被后来的科学家利用来制造带摆
的时钟。
想一想:伽利略是怎样发现摆的等时性的?你平时生活、学习、工作等
方面有什么规律性,你能发现和总结一下吗?

哈哈镜

当你走进哈哈镜陈列室,就会看到,人们都对着镜子,哈哈大笑。你如
果挤过去,站在镜子跟前,看到自己的模样是那样滑稽,你也会笑个不停。
你知道哈哈镜为什么能把人照成那副模样吗?你不妨先凑近光亮的纽
扣、电镀的小勺、灯泡、表壳、罐头盒等等。你的鼻子可能被照得很大,也
可能被照得很小,这就要看上述物体表面是凹的还是凸的了。哈哈镜的表面
是凹凸不平的,你现在该知道哈哈镜的奥秘了吧?
如果你在肥皂水中加些甘油或糖,吹起一个大的肥皂泡。调整你和肥皂
泡的距离,你会从前部的凸面上,看到自己正立的像,而在肥皂泡后部的凹
面上看到自己倒立的像。

七色光之外

人们通常所说的七色光,是指红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。在七色光
之外,还有其他颜色吗?
人们对颜色的感觉包括两方面的内容:一是色相,即太阳光按波长不同
而呈现出七色光;二是饱和度,即我们平时所说的颜色的深浅程度。
人们对颜色感觉的了解,除了七色光之外,还包括许多深浅不同的颜色。
它是由纯色和白色混合而形成的。如深绿、中绿、浅绿、鹅黄、湖蓝、橄榄
绿、奶油色……
正是由于色相和饱和度的同时存在,才使世界变得五光十色,多姿多彩,
你说对吗?

可见光和可听声

一个健康的人从降生到人间以后就感觉到声和光,但是他并不能看到所
有波长的光,也不能听到所有频率的声。比如,蝙蝠能听到蚊子的叫声,人
却听不到;导弹能根据飞机尾部发热产生的红外光线而追踪目标,可是人却
看不见。那么可见光的范围多大呢?
可见光的波长在 4000 埃到 7600 埃之间,人最敏感的光线是波长为 5500
埃的黄绿光。波长小于 4000 埃的是紫外光,波长大于 7600 埃的是红外光。
可听声的频率范围是在 20 赫到 2 万赫,高于 2 万赫的声波称为超声波,
低于 20 赫的声波称为次声波。

“超声”和“超音”

“声”和“音”难分难解,如果仔细琢磨一下,它们是“发生”和“接
收”的关系:由一方发出了“声”,另一方感受到“音”的大小和高低。那
么“超声”和“超音”是不是一回事呢?
“超声”和“超音”是截然不同的两回事,原因是它们省略了两个关键
的字:“超声”应该说是“超声波”,而“超音”应该说是“超音速”。
超声波是指频率大于 2 万赫的声波,也就是超出人的耳朵所能感觉到的
声音范围。例如,这种超声波在空气中传播速度为 340 米/秒,那么 2 万赫的
超声波的波长可以求得:
340
λ =         = 1。7×102 = 1。7厘米
20×103
可见,超声波的波长比可听声的波长要短。它就具有较强的穿透力。在
日常生活中可以用来“超声清洗或消毒”,也可以用它的定向性制造“超声
雷达”。
但是,“超音速”是指一个物体的运动速度超过声音在空气中的传播速
度。在飞机设计中,飞机的速度就是用马赫数来表示的。马赫数 M=1 表示速
度等于音速,M>1 为超音速,M<1 为亚音速。当一个超音速飞机飞过上空时,
我们都有这样的经验:当听到飞机的声音传到耳朵时,抬头一看,飞机已经
飞向前方老远了,这就是声音的传播速度滞后于飞机的速度的缘故。

由《梁祝》想起的

你一定听过协奏曲《梁祝》,尖细的音调模仿出祝英台的唱腔;而深沉
的音调模仿出梁山伯的唱腔。
类似这样用乐器模仿人的演唱的例子很多。比如,唢呐也可以模仿河北
梆子的唱腔,还有一种特制的胡琴,可以模仿京剧演唱。
但是,你是否发现,不管演奏家的演技多么高超,总还是与真人唱得不
一样。这是为什么呢?
这是因为乐器只能在基频、节奏上与真人的演唱保持一致,却不能在整
个声波的波形上、在更丰富的音色上和演员的唱腔一致。所以无论如何只算
得上是一种“模仿”而已。

圣诞蛋

人们只听说过“圣诞树”,还没听说过“圣诞蛋”。事情是这样的:圣
诞节夜晚要开一个联欢会,老师要求每个同学准备一样东西来布置会场。同
学们议论纷纷,有的准备挂一条彩带,有的准备挂一帘壁毯,也有的准备放
一只圣诞老人的靴子。小栋和小茜在那里偷偷商量,准备来一个绝的。到了
圣诞节晚会,只见正中央的桌子上放着一只大的金鱼缸,从缸外往里看,只
见缸中水草飘逸,还有许多画着各种图案的彩蛋,在水中沉浮漂落。奇怪的
是那些彩蛋既不漂在水面,也不沉到水底,而是像鱼儿一样,悬在各个位置,
让人看了,真是赏心悦目。你知道小栋和小茜是怎样让彩蛋悬在水中的?
答:配制一定浓度的盐水,使其比重与彩蛋比重一样,这样彩蛋就悬在
水中了。

万有引力

不但地球对它周围的物体有吸引作用,而且任何两个物体之间都存在这
种吸引作用。物体之间的这种吸引作用普遍存在于宇宙万物之间,故称为万
有引力。
万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用。它的
大小跟物体的质量以及两个物体之间的距离有关。物体的质量越大,它们之
间的万有引力就越大;物体之间的距离越大,它们之间的万有引力就越小。
通常两个物体之间的万有引力极其微小,难以察觉它,可以不予考虑。
比如,两个质量都是 60 千克的人,相距 0.5 米,他们之间的万有引力还不足
0.01 牛顿,而一个蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的 100 倍。
但是,在天体系统中,由于天体的质量很大,万有引力就起着决定性的
作用。太阳系中的 9 大行星绕太阳旋转而不离去,就是由于万有引力的作用。
银河系里的球状星团——由上百万个恒星聚在一起并呈球状的恒星集合体—
—聚集不散,也是由于万有引力作用的结果。
在天体中质量还算很小的地球,对其他物体的万有引力已经具有很大的
影响,它把人类、大气和所有地面上的物体都束缚在地球上,它还使月球和
人造地球卫星绕地球旋转而不离去。重力就是地面附近的物体受到地球的万
有引力而产生的。
大约 300 年前,牛顿综合了当时的天文学和力学成就的基础上,发现了
万有引力定律,揭示了自然界中一种基本的相互作用力。

月球上的奥运会

如果下一届奥运会在月球上举行的话,那么奥运会的大部分纪录都将刷
新,你知道为什么吗?
根据万有引力公式:可得到
g2   =  M2 r1
( )2
g1     M1 r2
其中,M2,r2和 g2分别表示月球的质量、半径和月球表面的重力加速度;
M1,r1;和 g1;分别表示地球的质量、半径和地球表面的重力加速度。
已知:地球质量是月球质量的 81 倍,地球半径是月球半径的 3.7 倍,所
以:
1
g2 =  M2 r1
M1 r2
( )2 g1 =  81(3。7)2  g1≈ 1g1
6
1
也就是说:月球表面的重力加速度相当于地球表面重力加速度的 。
6


由于人的能量和潜力是固有的,但是原来 180 公斤的杠铃,现在只相当
于 30 公斤重的杠铃,于是举重项目纪录要翻上几番;由于人本身的重量也减
轻了,跳高、跳远的纪录也都将刷新纪录。
但是,也有的项目难以刷新纪录。比如游泳,月球上根本没有水;又如
自行车比赛,月球上土质疏松,无法依靠摩擦力而使自行车飞驰。

当一次相扑运动员

日本的相扑可称为一绝,世界上像这样斯文的格斗固然少见,就是相扑
运动员的身材也实在令人惊叹。
你是否想领略一下相扑运动员自身的体验?那么,如果你能到木星上,
你就会成为一个名副其实的相扑运动员。比如,你的质量是 60 千克,在木星
上,你的体重将会是多少呢?(木星的质量是地球的 320 倍,木星的直径是
地球的 11 倍)
答:根据万有引力的公式:

F = f   m·M
(1)
r2
由此,地球上的引力(即物体所受到的重力):

F1 = mg1 = f   m·M1            (2)
R1 2


其中,M1为地球质量,r1为地球半径,g1为地球表面的重力加速度。
相应的,对于木星

F2 = mg2 = f   m·M2            (3)
r2 2


其中,M2为木星质量,r2为木星半径,g2为木星表面的重力加速度。
由(2)、(3)式,得:
g2  =    M2   ·(r2 )2
r1
g1      M1
M2              r1    1
已知:       = 320 ,      =
M1              r2  11
g2          1
所以,
g1   = 320(11)2 = 2。65
又 g1=0.8 米/秒 ,故 g2=26 米/秒
2                    2

木星表面你所受到的重力将是
F2=mg2=60×26=1560 牛顿
这个数值大致相当于相扑运动员在地球表面上所受到的重力大小。

当一次宇航员

尽管宇宙空间已经有人捷足先登,但是人人都成为宇航员还是一件困难
的事。那么有没有办法在地球上造成一种模拟的环境,来重现宇宙中失重的
情况,使人可以体验一下失重的心境和感觉呢?发挥你的想象提出一个方
案,且不去考虑需花费多大的代价。
答:失重模拟是非常困难的。因为在地球上,人始终受到地球引力的支
配。但是,可以找到近似的模拟,或许只有较短的时间来体验失重的感觉。
至少有以下三种方案:
(1)建造一个高 500 米的竖井,可以使舱室从 500 米高处自由落下,当
然在井的底部要考虑水或弹簧的缓冲。由于人随着舱室做自由落体运动,

使其体验到失重的感觉。根据h = gt2,大约可经历短暂的10秒钟。
1
2
(2)建造一个大的中性浮力槽,所谓“中性”是指槽中液体的比重正好
与穿着宇航服的宇航员的比重一致,这样宇航员在水中的行动就犹如在太空
中的行动。
(3)如果你体质非常好的话,可以做一次高空跳伞,在最初阶段不要张
伞,当速度达到一定限度后,空气的浮力与重力平衡,正如空中体操或空中
漫步,那时的感觉就是失重的感觉。

化险为夷

1996 年 5 月 10 日的《北京晚报》登载了如下一则消息:本报讯,5 月 9
日下午,一位 4 岁小男孩从高层塔楼的 15 层坠下,被同楼住户在下边接住,
幸免遇难。
这天下午,家住六里屯 4 号 15 层的刘某出门去倒垃圾,一不留神装有撞
锁的门“咣 ”一声反锁上了。刘某未带钥匙开不开门,时间一长,屋里淘
气的 4 岁小男孩急了,他走到阳台哭闹,随后又骑坐在阳台上。此景被住在
同幢一楼的住户任志庆发现,未等说话,孩子已从高楼坠下。在这危急时刻,
任志庆毫不犹豫地冲上前去用双臂去接。在巨大的冲击力下,孩子被接住后
又坠落在地。后送儿童医院检查,小男孩左大腿骨折和轻微脑震荡,现已脱
离危险。任志庆眼睛负伤,鼻梁骨被砸裂,一只胳膊骨折。当笔者向孩子的
母亲问及此事时,这位母亲泣不成声地说:“多亏了楼下这位好邻居,孩子
伤好后,我要带他去认这位‘再生之父’,记住这救命之恩。”
假设每层楼的高度是 2.8 米,这位青年从他所在的地方冲到楼窗下,需
要的时间是 1.3 秒。按照物理中自由落体运动的规律,4 岁小男孩从 15 层坠
下,下落高度大约是 39.2 米,下落时间大约是 2.8 秒,减去这位青年从他所
在的地方冲到楼窗下所需的时间 1.3 秒,要求这位青年的反应时间不能超过
1.5 秒,才能勇敢地化险为夷,你说对吗?

打滑梯中的学问

一群小朋友,一天去公园打滑梯。由于小朋友有男的、有女的、有胖的、
有瘦的,体重不同,质量也不同。你猜猜看,他们要是都从滑梯上滑下,由
于他们经常打滑梯,熟练极了,无论用什么姿势都能打,坐着打、立着打、
躺着打等,都能顺利滑下。他们滑下的时间相同吗?是不是有人滑得快,有
人滑得慢?跟打滑梯的人站、坐、躺的姿势有关吗?
这个问题确是物理学中典型的斜面问题。小朋友们打滑梯,等于一物体
沿斜面滑下。假设斜面的长为 s,斜面的倾角为θ,斜面上物体的质量为 m,
物体和斜面间的滑动摩擦系数为μ。因此,物体的平行斜面方向上的合外力:
F = mgsinθ  mgcosθ
沿斜面方向合外力产生的加速度,根据牛顿第二定律为:

a =  F  = gsinθ  gcosθ
m
物体由静止沿斜面从顶端滑到底端所需的时间为:

t =   2s =            2s
a       gsinθ  gcosθ
因为 s、g、θ、μ不变,则 t 也不会变。
因此,只要滑梯的长度 s 相同,滑梯的倾角θ相同,同一地点的 g 值相
同,不论小朋友是站着滑、坐着滑、躺着滑等,只要小朋友跟滑梯间的滑动
摩擦系数相同,那么下滑时间、下滑快慢,跟小朋友的质量无关(或体重无
关),跟滑梯的接触面积无关。

摔不倒的小丑

每当看马戏表演时,我们都被台上的小丑逗得哈哈大笑。一顶尖帽子、
一双大皮鞋,以及在台上前仰后合,醉态百出,总像要摔倒的样子,可却总
也摔不倒。这里有什么奥妙?
小丑之所以摔不倒,主要是他的那双大皮鞋保护了他。小丑的鞋很大,
无论他如何跌撞,重心的垂直线都在鞋的支撑面范围内,或者说是在两只脚
之间的连线内。这就保证了小丑的全身(包括衣服、鞋等物)的重力,在竖
直方向的作用线始终都落在一个可靠的支撑面范围内。

两条成语

有两条成语,我们都不以为然、习以为常,而并不去仔细琢磨。那就是
“咬紧牙关”和“一发千钧”。实际上还真有科学根据。
人每天要吃饭咀嚼,所以咀嚼肌会伴随人的一生不停活动。它也是人体
中最强的肌肉。据测量,咀嚼肌收缩时可以负担 800 牛顿的力。正因为如此,
杂技演员表演各种高难度的动作,比如空中用牙叼人,或者叼花倒立,只要
“咬紧牙关”,他(她)就可以承担一个人的重量。
无独有偶,《红灯记》里李玉和在敌人面前是“铁嘴钢牙”,闭口不吐
密电码,也正是发挥了共产党员咀嚼肌肉的功能。
说到“一发千钧”,你可以找一根与头发丝粗细相仿的细铜丝比较一下,
把它们拉断几乎要用相同的力量,可见,头发丝是相当结实的。正因为如此,
在古代战争中,利用妇女的头发编成绳子,拉战车、系吊桥,起了巨大的作
用。
妇女的长发非常珍贵,既柔美又坚韧。假如头发非常长,岂不更稀贵了
吗!据《吉斯尼世界记录》记载,美国的黛安妮的头发竟长 3 米多。然而世
界上头发最长的人并不是妇女,而是男人。我国四川的吴华银老人,他蓄发
56 年,头发已长达 3.84 米。

一指禅

海灯法师的绝招“一指禅”,能用一个手指倒立,支承全身的重量。小
福子看得入了迷,他想:假如,海灯法师左右手指都能“一指禅”,那么是
否能找到海灯法师的重心?
你一定以为这很简单。当右手一指倒立时,从手指接触地的那一点向上
引一条竖直线;再当左手一指倒立时,也从手指接触地的那一点向上引一条
竖直线。这两条竖直线相交的那个点,就是海灯法师的重心。
这个回答不全面,这样求出的重心只能说是海灯法师倒立时的重心,或
者也可以说是海灯法师直立时举着一个胳臂时的重心,(因为这两种方式海
灯法师的形状是一样的,只是方位变化了,而重心只跟形状有关。)这样求
出的重心并不等于正常站立时的重心。
由此可见,一个物体当它内部质点的分布发生变化时,其重心也随之变
化了。就像用一块橡皮泥可以捏成各种形状,而各种形状的橡皮泥的重心却
不尽相同。

埃菲尔铁塔上的小球

一个小球从埃菲尔铁塔的塔顶自由落下,有人实地测试过,最后一秒通
过 72 米的路程,那么,埃菲尔铁塔大约有多高?
答:设小球自由落体共用(t+1)秒时间,前 t 秒路程为 h0 米,最后 1
秒路程为 h1米,塔的总高度为 H 米。
已知:h1=72 米,h0=(H…72)米
由自由落体路程的公式,有:
1
H  h1 = gt2           ①
2

H = g(t +1)2
1
②
2
1
H = h1 + gt2                 ③
2

∴h1 + gt2 = g(t +1)2
1       1
2       2
由①式,得
t =  h1 1 72 1
=        = 6。85(秒)  ④
g 2 9。8 2

H = ×9。8×7。852 = 302(米)
1
2
可见埃菲尔铁塔大约 300 米(由于最后一秒的实测时间很难掌握非常准
确)

赛车省功吗

顾名思义,赛车是专作比赛用的。但目前各种新型的车层出不穷,如山
地车、公主车等等。你一定会发现,它们带动链条的齿轮有多种组合,可以
根据需要改变。那么,请你思考一下,骑这类车能不能省功?
答:骑任何车都不可能省功,但是由于链条的传动比可以按需要改变,
所以可以省力或加快速度。比如,逆风骑车时,一般的车要费很大劲才能往
前蹬车,如果风大还可能被刮倒;上坡也一样,稍微力气不支,车就会停住,
甚至要向下滚。这时改用传动比小的档次,使车轮同样转一圈,脚多踩飞轮
几圈,这样是省力了,代价是脚蹬的圈数增加了,功仍然是那么多。但这样
可以避免力量不支,而保持循序渐进。相反,如果风和日丽,你正行驶在光
滑的大道上。为了骑得更快些,你一定会快蹬飞轮,甚至于无法蹬得再快了,
但还觉得车不够快。这时,如果换骑赛车,改用传动比大的档次,用同样的
速度蹬车,可以使车速提高好几倍。虽然这样需要的力气会大一些,但你完
全可以承受。使你避免把力量消耗在蹬车的重复动作上。

白面书生

小夏是广东人,黝黑的皮肤透着健康。一天,他骑着一辆平板三轮车顺
山坡滑下,没想到刹车失灵。眼看车速越来越快,见到路边有一个石灰坑,
他急中生智,猛的一拐,撞进坑里,大家正担心的时候,只见一个“白面书
生”从石灰坑里站起来,奇怪!竟一点也没有受伤。可是,再看看那辆平板
三轮车,却是前叉折断、车身撞裂。是谁救了他呢?
答:平板三轮车顺山坡滑下,速度越来越快,它的动能也在急剧地增加。
如果这个能量完全作用在小夏身上,那么小夏肯定会粉身碎骨!可是,幸亏
车的前叉子折断,抵消了大部分能量;车身破裂又抵消一部分,而后小夏才
能够安好无恙。
在日常生活中,可以发现汽车前面安置了保险杠(即车身前部那条横着
的金属带),就是为了万一发生事故时吸收能量用的。

能而非力

著名桥梁学家茅以升在力学方面有着独到的见解。他说:“力学中的基
本概念应当是能而不是力。”这就是说,过去力学中只谈“力”,许多问题
得不到解决,而“能”才是自然界中的核心问题。
举个简单的例子。物体做匀速直线运动,由于没有加速度,也就没有“力”
的作用。既然没有“力”,为什么还运动?因此,力的概念无法用去解释,
“力”变成了无能为“力”。
又比如,碰撞时虽然有力和反作用力,但要计算它们碰撞后的速度却不
能用“力”去计算。尤其是碰撞还有弹性碰撞和非弹性碰撞之分,“力”就
更无法解释了。
所以,提出“能”的概念是非常正确的,符合自然界的客观规律。像实
际生活中我们经常遇到的“冲量”、“能量”都不是简单的“力”的概念,
冲量是力和时间的结合,能量是力与空间的结合,而且我们还知道能量转换
和守恒定律是自然界的普遍规律,用“能量法”可以�
返回目录 上一页 下一页 回到顶部 赞(0) 踩(1)
快捷操作: 按键盘上方向键 ← 或 → 可快速上下翻页 按键盘上的 Enter 键可回到本书目录页 按键盘上方向键 ↑ 可回到本页顶部!
温馨提示: 温看小说的同时发表评论,说出自己的看法和其它小伙伴们分享也不错哦!发表书评还可以获得积分和经验奖励,认真写原创书评 被采纳为精评可以获得大量金币、积分和经验奖励哦!