來(lái)源:百度文庫(kù) 2010-08-31 15:23:30
第一章力學(xué)的基本定律 1.7一條難懂的定律
力學(xué)的三條基本定律里,大概要算第三條所謂作用和反作用定律最使人疑惑不解了。大家都知道這條定律,甚至在某種情況下也會(huì)正確地應(yīng)用它,可是很少有人能夠完全明了它的意義。讀者當(dāng)中也許有人是一下子就懂得它的,——可是我得承認(rèn),我從初次和它相識(shí)起,過(guò)了十年,才完全理解它。
我曾經(jīng)和許多人討論過(guò)這條定律,也曾經(jīng)不止一次地看出,人們對(duì)這條定律的正確性的承認(rèn),都是有保留的。他們認(rèn)為,這條定律對(duì)靜止的物體說(shuō)來(lái),毫無(wú)疑問(wèn)是正確的,但是不懂得怎樣把它應(yīng)用到運(yùn)動(dòng)物體的相互作用上……這條定律說(shuō),作用永遠(yuǎn)等于方向相反的反作用,這就是說(shuō),如果馬拉車子,那末車子也用同樣大的力量往后拉馬。可是這時(shí)候車子就應(yīng)該停在原來(lái)地方不動(dòng)才對(duì),為什么它還是向前走呢?這兩個(gè)力量如果是相等的,為什么它們不互相抵消呢?
一般人對(duì)于這條定律的懷疑就是這樣。那末,這條定律是不可靠的嗎?不,定律毫無(wú)疑問(wèn)是可靠的;不過(guò)我們沒(méi)有正確地理解它。兩個(gè)力沒(méi)有互相抵消掉,只是因?yàn)樗鼈兪羌釉诓煌矬w上的緣故:一個(gè)力加在車上,一個(gè)力加在馬上。兩個(gè)力是一樣大,沒(méi)有錯(cuò),——可是,難道說(shuō)一樣大的力永遠(yuǎn)會(huì)產(chǎn)生一樣大的作用嗎?難道說(shuō)一樣大的力能夠使隨便什么物體得到一樣大的加速度嗎?難道說(shuō),力對(duì)物體的作用是和物體本身,和物體的“抵抗力”的大小沒(méi)有關(guān)系的嗎?
如果想到了這些,那末,車子雖然在用同樣大小的力量向后拉馬,而馬還能拉著車走的原因就很容易明白了。作用在車子上的力和作用在馬身上的力在每一瞬間都是相等的;但是,車有輪子,可以自由移動(dòng)位置,而馬卻堅(jiān)定地立足在地面上,因此,車子只好跟著馬走?梢栽傧胍幌,如果車對(duì)馬的動(dòng)力不起反作用,那末,……不用馬也就行了,用一個(gè)極小的力量也就能拉著車走了。可是事實(shí)上,要克服車的反作用,還是非馬不可。
如果把這條定律的通常所用的簡(jiǎn)短形式“作用等于反作用”改成譬如說(shuō)“作用力等于反作用力”,那末也許能使大家更容易理解,也少產(chǎn)生些疑問(wèn)。因?yàn)檫@里相等的只是力。至于作用(如果象平常那樣,把“力的作用”理解成物體的位置移動(dòng)),因?yàn)槭芰Φ奈矬w不同,一般是不會(huì)相等的。
當(dāng)北極的冰緊擠住“切留斯金”號(hào)船身的時(shí)候,它的舷也同樣用相等的力壓在冰上。至于發(fā)生慘劇,那是因?yàn)閺?qiáng)大的冰塊抵住了船殼的壓力,沒(méi)有被壓碎;可是船身呢,雖然是鋼做的,卻不是實(shí)心的,所以經(jīng)受不住這種壓力,到底被冰壓壞了。
物體落下的時(shí)候,當(dāng)然也服從作用等于反作用的定律,雖然這兩方面的力不是一下子就看得出來(lái)的。蘋(píng)果落到地上,是因?yàn)榈厍蛟谖;可是蘋(píng)果也在用完全相等的力吸引地球。嚴(yán)格地說(shuō),蘋(píng)果和地球是在彼此相向地落下,不過(guò)落下的速度,在蘋(píng)果方面和在地球方面是大不相同的。兩個(gè)同樣大小的相互吸引力,使蘋(píng)果得到了每秒每秒10米的加速度,而地球呢——它的質(zhì)量比蘋(píng)果大幾倍,它得到的加速度也只有蘋(píng)果得到的幾分之一。地球的質(zhì)量比蘋(píng)果的大無(wú)數(shù)倍,因此,地球向蘋(píng)果的移動(dòng)便小到不能再小,實(shí)際上只能算做零。所以我們說(shuō)蘋(píng)果落到地上,而不說(shuō)“蘋(píng)果和地球彼此相向地落下”①,就是這個(gè)道理。
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