文档介绍：学生趣味百科博览⑧
──物理天地·化学魔方
物理天地

冰上拔河

拔河是在陆地上,在冰上拔河会出现什么现象呢?当队员使劲儿拉绳子
的时候,脚就必须使劲儿往前蹬,但是冰的摩擦力很小,所以人往往要滑倒,
这样绳子就松开了。因此,冰上拔河两边队员越用力,绳子越拉不紧,当然
更难分胜负了。那么,如何能使绳子拉得紧紧的呢?
答:有一种办法:双方队员顺著相同的旋转方向、按圆周轨道滑行。这
样,由于圆周运动的物体产生一个离心力,可以使绳子绷得紧紧的。

一根稻草压死一头牛

你有没有听说过:一根稻草把一头牛给压死了?你若不信,我给你讲讲,
这里面学问还大着呢?
答:首先,力是可以叠加的。这种叠加不是简单的算术叠加。比如:一
个牛顿的力加上另一个牛顿的力,必然等于牛顿力,这是算术叠加;
而力的叠加是几何的叠加。也就是说,如果两个力的方向一样,可以是数值
的相加;两个力成一角度,那么合力的大小和方向用平行四边形对角线法则
来求。一头牛身负几百斤稻草,这些稻草的重力都是竖直向下的,所以可以
数值相加,但是当稻草加到牛所能承受的极限时,如果再加上一根稻草,那
么牛必然会压死的。所以说,压死牛并不是一根稻草的功劳,而是它是关键
性的。
再者,从实际经验来看,一般都是用牛来拉车,而不会用牛直接来驮草。
这样,受力的情况就非常复杂了。见图上所示:稻草连车的重量为,牛的
自重为,它们离轮胎的支点的距离分别力和。在这两个重力作用下,
地面对轮胎的反作用力为,牛的前掌和后掌受到地面的反作用力分别力
和。牛向前方拉车,用的力为,它可以分解成垂直向上的力和水平向
前的力,而牛拉车前迸,前掌、后掌和轮子的摩擦力分别力、和。
为此,有以下关系式成立:
垂直方向力的平衡:+ ++
水平方向力的平衡: ++
力矩平衡:· · +· +——
当和两个力都超出了牛的承受板限时,牛就会被压死,或者倒下去
一厥不振。
第三层意思:这个例子常常在哲学讲课中用到,这就是:“从量变到质
变。”这个规律在物理学中也普遍适用,比如,水降到℃就变为冰,而增
加到℃,却变为水蒸气。

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,所以咀嚼肌伴随人的一生。它也是人体中最强的一
对肌肉。据测量,咀嚼肌收缩时可以负担牛顿的力。正因力如此,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,
把它们拉断几乎用的相同的力量,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,主要是既柔美又坚韧。假如她的头发又非常长,
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达
米多。然而世界上头发最长的记录并不是妇女,而是男人。我国四川的吴
华银老人,他蓄发年,头发已长达米。另据传,印度的一位僧侣,
头发竟长达米。看来,他能把“毛发精”给气死。

旋转板

战军制作了一块旋转板,它上面放着一个重量为的物体。当板旋转到
与水平面成α角的时候,物体开始下滑。如果板旋转到竖直位置,必须在物
体上施加多大的正压力,才能防止它下滑?
答:在板与水平面成α角的时候,物体的重力可分解为两部分:物体
对板的正压力和下滑力,它们的关系可写为:
F
= tga
N
由于此时物体刚刚下滑,摩擦力,而摩擦力的定义是摩擦系数μ乘
上正压力,所以
μ
于是:
F f mN
tga = = = = m
N N N
可见,与滑动摩擦系数μ相对应,α称为摩擦角。
当板在竖直位置时,要使物体保持平衡而不下滑,必须使摩擦力′>
∵′μ
P
∴μT>P或T>
tga
P
当施加正压力大于时,物体不下滑。
tga

空中婚礼

电视中播放西方一对运动员,选择了一个良辰吉日,从飞机上跳下,在
空中举行婚礼。只见他们坠落到一定高度以后,平稳地游动,互相拉手、接
吻,自由自在⋯⋯奶奶边看边为他们攥着一把汗,怕他们摔死;润兰边看边
纳闷:他们从飞机上跳下来作自由落体运动,