物体的惯性
一场精彩的马戏表演正在进行,演员骑在飞奔的骏马上,做着各种各样惊险的动作,时而马底藏身,时而侧身拾瓜,接着又将捡起的西瓜高高地抛向空中,西瓜好像很听话,又落回到了演员的手里。突然演员从马背上腾空而起,“不好,他会落到地上的!”,就在观众为演员捏着一把汗的时候,演员却稳稳地落回到马背上。令人惊叹不已。
对于这类奇怪的现象,读者也可以亲自试验一下,例如:当你坐在匀速行驶的汽车、火车、船或飞机上时,将一顶帽子垂直向上抛出去,它决不会落到后边的座位上,还是会落到你的手中。
这是为什么呢?其实这是物体的惯性在起作用。物理学告诉我们:一切物体在没有受到外力作用时,总是保持匀速直线运动状态或静止状态。物体的这种性质就叫做惯性。也就是说在没有外力干预的情况下,运动起来的物体有保持运动的怪脾气;同样,不动的东西则有保持不动的嗜好。
生活中最常见的物体惯性的例子,恐怕要数坐在汽车上的乘客最能体会了:正在前进的汽车突然停下来,乘客就纷纷向前倾倒。这是因为汽车已经停止,而乘客由于惯性要保持原来速度前进的运动状态的缘故。停在车站上的汽车突然启动的时候,乘客们又一个个身不由己地向后倾倒,这是因为汽车已经开始前进,而乘客由于惯性要保持静止状态的缘故。
应用惯性知识,善于思考的读者一定会想到从马背上腾起一段时间,仍能落回到马背上的道理。正在奔跑的马,由于驮着西瓜和人一起向前运动,故而西瓜、人与马具有相同的速度;而当西瓜被抛起、人从马背上跳起、脱离马的时候,由于惯性的作用,在水平方向仍然保持原来的前进速度(空气阻力不计)。这样,西瓜或人从抛上到落下,在水平方向上,西瓜、人、马都以相同的速度前进,所以演员最终一定会落到马背上,西瓜会落到演员手里,没有落在地上的危险。
惯性是物体本身的一种属性,它是客观存在的。认识了惯性,日常生活、工作中就可以自觉地利用惯性为我们服务。例如,锤子头松了,拿着锤子把在石头上墩一墩,由于锤把碰到硬物停止运动后,锤头由于惯性继续向下运动,就紧箍在锤把上了。在光滑的路面上骑车,将车蹬起来达到一定速度后,停止蹬车,车依靠惯性仍能走一段距离;如果路面阻力很小,车利用惯性可走很长距离。宇宙飞船飞向月球也要利用惯性。飞船飞出地球的大气圈以后,它所遇到的阻力几乎是零,飞船可以在不使用燃料的情况下,按已经得到的速度飞行。
惯性的例子在日常生活中是不胜枚举的。给我们带来不便的惯性,就要设法减小它的作用效果。例如:坐汽车或飞机时要将安全带系好,没有安全带时则要扶好坐稳,以免人由于惯性作用而使身体受到磕碰伤害。
汽车、自行车在刹车时一定要刹住后轮,否则会很危险。比如:飞快骑自行车的人,当他遇到紧急情况,突然用前闸刹车时,车身后部会跳起来,甚至整个车身会以前轮为支点向前翻倒。这是因为前轮虽已停止运动,但是后轮和人由于惯性却要继续向前运动的结果。那么刹住后轮,为什么前轮向前冲的惯性不会使车子翻倒呢?因为这时整个车身以后轮为支点,由于车身受到地面的阻碍,要想往前翻,是翻不过去的。