本书是《趣味物理学》的续编,通过《趣味物理学续编》,读者不仅可以轻轻松松掌握物理学常识、爱上物理学,还能激活无穷的科学想象力,掌握按照物理学方式去思考的技巧,同时,可以对生活中经常接触到的各种物理学现象与物理学知识的内在联系产生深刻印象,加深读者对物理学重要理论的认知,并对这些知识产生更浓厚的兴趣,让读者学会如何在各方面对已掌握的知识做到活学活用。
我们在日常生活中,毫无疑问经常在享受欧拉公式所指出的利益。例如打结,不就是把绳子的一端当做桩子,而让绳子的其余部分缠绕在上面吗?各种各样的结——普通结、“吊板扣结”、“水手结”、“蝴蝶结”等等,之所以能够打得牢,取决于什么呢?想知道答案,不妨翻开本书看看吧。
本书是世界著名科普作家、趣味科学奠基人别莱利曼最经典的作品《趣味物理学》之续篇。作为《趣味物理学》的后续篇,本书中内容有了更新更进步的观点,比如书中新增了《趣味物理学》中未涉及到的“力学、热,功、磁、电”等方面的话题,力求为读者朋友们带来更多的新知识,帮助读者对已知知识加深兴趣,并做到活学活用。全书语言毫不晦涩枯燥,既科学严谨,又通俗易懂,各个知识点在一个个神奇有趣的故事中展开,各种难题也在一些奇谈趣论中解决,相信读者一定会喜欢上本书,并从中获益。
可以说,这是一本妙趣横生、引人入胜而又让人流连忘返、受益无穷的物理学读物!
一条难懂的定律
在力学的三条基本定律里,大概要数牛顿第三定律,即作用力与反作用力定律最容易使人疑惑不解了。大家都知道这条定律,甚至在某种情况下也会正确地使用它,可是很少有人能够完全明了它的意义。读者当中也许有人是一下子就懂得它的——可是我得承认,我从初次和它相识起,过了十年才完全理解它。
我曾经和许多人讨论过这条定律,也曾经不止一次地看到,人们对这条定律的正确性的承认都是有保留的。他们认为,这条定律对静止的物体来说,毫无疑问是正确的,但是不懂得怎样把它应用到运动物体的相互作用上……这条定律说,作用永远等于方向相反的反作用。这就是说,如果马拉车子,那么车子也用同样大的力量往后拉马。可是这时候车子就应该停在原来的地方不动才对,为什么它还是向前走呢?这两个力如果是相等的,为什么它们不互相抵消呢?
一般人对于这条定律的怀疑就是这样。那么,这条定律是不可靠的吗?不,定律毫无疑问是可靠的,只不过我们没有正确地理解它。两个力没有互相抵消掉,只是因为它们是加在不同物体上:一个力加在车上,一个力加在马上。两个力是一样大,没有错——可是,难道说一样大的力永远会产生一样大的作用吗?难道说一样大的力能够使随便什么物体得到一样大的加速度吗?难道说,力对物体的作用是和物体本身,和物体的“抵抗力”的大小没有关系的吗?
如果想到了这些,那么车子虽然在用同样大小的力向后拉马,而马还能拉着车子走的原因就很容易明白了。作用在车子上的力和作用在马身上的力在每一瞬间都是相等的;但是车有轮子,可以自由移动位置,而马却坚定地立足在地面上,因此,车子只好跟着马走。可以再想一想,如果车子对马的动力不起反作用,那么不用马也就行了,用一个极小的力量也就能拉着车子走了。可是事实上,要克服车子的反作用力,还是非马不可。
如果把这条定律通常所用的简短形式“作用等于反作用”改成譬如说“作用力等于反作用力”,也许能使大家更容易理解,也少产生些疑问。因为这里相等的只是力。至于作用(如果像平常那样,把“力的作用”理解成物体的位置移动),因为受力的物体不同,一般是不会相等的。
当北极的冰紧挤住“切留斯金号”船身的时候,它的舷也同样用相等的力压在冰上。至于发生惨剧,那是因为强大的冰块抵住了船壳的压力, 没有被压碎;可是船身呢,虽然是钢做的,却不是实心的,所以经受不住这种压力,到底被冰压坏了。
物体落下的时候,当然也服从“作用等于反作用”的定律,虽然这两方面的力不是一下子就看得出来的。苹果落到地上,是因为地球在吸引它;可是苹果也在用完全相等的力吸引地球。严格地说,苹果和地球是在彼此相向地落下,不过落下的速度,在苹果方面和在地球方面是大不相同的。两个同样大小的相互吸引力,使苹果得到了每秒10米的加速度,而地球呢?它的质量比苹果大几倍,它得到的加速度也就是苹果得到的几分之一。地球的质量比苹果的大无数倍,因此,地球向苹果的移动便小到不能再小,实际上只能算作0。所以我们说苹果落到地上,而不说“苹果和地球彼此相向地落下”a,就是这个道理。