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公共汽车内的力学         
公共汽车内的力学
[ 作者:佚名 | 转贴自:本站原创 | 点击数:963 | 更新时间:2006/8/31 | 文章录入:admin ]

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    在学习牛顿第一定律时,中学老师举出的例子,公共汽车突然刹车时,会使得站在车内的乘客向前倾倒。由此说明了任何物体具有保持原有运动不变的性质即具有惯性。在公共汽车中,只要你仔细观察,还会发现许多其他力学现象,通过这些现象可以深刻反映出力学原理。

1.在后面“大块头”坐得稳

某单位的班车在等待人们乘车,当车上上来几个“大块头”时,人们往往会开个玩笑:“到后面压车去,你们坐到后面,车稳当!”事实上,这些“大块头”未必真的坐到了后面,大家只是一笑了之。车开动了,当车通过凸凹不平的路面时,车厢后面坐的体重轻的人被颠得离开了坐位,这时,大家又哄笑起来:“你们不行吧!你们压不住车。”

坐在车厢后面的人如果体重较轻,确实比体重较重的人容易被弹离车座。有这样一件事:一辆公共汽车离开某山林公园向下行驶,后面的车座上,有一个小女孩和她的母亲并排坐着,车进入一段坑坑洼洼的路面时,开始严重地上下颠簸,后座上的成年人还基本保持在车座上,而那个小女孩却被颠得老高,第一次被颠到半空,第二次头碰到了车顶,第三次在孩子快被弹起时,她妈妈用大腿把孩子的腿一压,孩子没再弹起来。可见,坐在车厢后面的人,体重越重的人越不易被弹起。

行驶在高低不平的路面上,车的后部的上下振动要比前部强烈,这是因为车的重心偏后,在高低不平的路面上,车后轮从高处落到低处相当于一个重物由高处落至地面,车前轮从高处落到低处相当于一个轻物由同一高度落至地面,所以,车厢后部所受冲击力比前部大,与此相应,车厢后部上下振动也比前部剧烈。

车厢后部的上下运动导致坐在后座上的人上下运动。由于人与车座并未固连,二者的运动不是同步的,这即是说,对于很多时刻,两者的速度的大小和方向都不相同,所以两者经常发生碰撞,假设人的质量为,从上向下的运动速度为,车厢与人碰撞的相当质量为,从下向上的速度为,我们假设两者间的牛顿恢复系数是,于是我们就可以利用这样的公式说明碰撞后人被弹起的速度

由该式可见,人的质量越小被弹起的速度越大。

2.在开动的车上怎样喝水

旅游车或者长途车在公路上行驶着,车上的人难免想喝水,看起来这有什么难处呢?于是你拧开了一瓶纯净水的瓶盖子,将瓶口放入口中,可是在你刚开口喝水时,一股水流已经直接冲向喉咙,一下子你根本咽不下这么多的水,于是你感到很呛,水从你的口中冒出来,弄得满身都是,场面很狼狈,第二次乃至以后几次,你小心地去喝,但是情况依旧,无可奈何,你只好拧紧瓶盖,成了“惹不起躲得起”。在行驶的汽车上,尽管是在人并不感到颠簸时,你若观察瓶中的水,也可以发现它在剧烈地前后晃动着,为什么呢?这是因为,静止时,在水的内部不具有剪应力,所以,沿液面方向,水不具有抵抗运动的阻力,于是,对于不时变化的车速,水容易沿前后方向不停地晃动。由于你面向前方坐着,所以喝水时,或者被呛或者喝不上。那怎么办呢?只要把头扭动一个直角的角度,或者把身子转个直角的角度就可以了,这时,水尽管也晃荡,但是它不再对着你的口腔,水的晃动方向与水向你口中的流动方向是垂直的,前一运动不影响后一运动,所以,水的晃荡对你的喝水已不构成妨碍。你之所以能够正常地喝到水,是因为你借助了运动的独立性原理。

3.车内的灰尘越来越多

一辆公共车正在行驶,有几扇车窗本来是开着的,当汽车进入积有尘土的路面时,顿时扬起灰尘,人们立即做出反应,纷纷关住车窗。可是,灰尘并没有被阻挡于窗外,行进时,车内的粉尘浓度越来越大,一段时间后,车内的粉尘浓度甚至超出外面的粉尘浓度。这是为什么呢?你听,车窗在不断地作响,这说明车窗在不断振动,车窗的振动意味着车窗边缘的缝隙在时而增大时而闭合,在车窗刚开始作从压紧缝隙到打开缝隙的运动的瞬间,在车厢内部,缝隙附近的气体处于稀疏状态,其压力小于外部气压,在压力差的作用下,外部粉尘进入车内,当车窗作反向运动,刚压紧缝隙时,在车内部,缝隙附近的气体处于稠密状态,此时,其压力尽管大于外部气压,但是,这时缝隙已经闭合,所以车内的粉尘还是难于出去。可见,关闭车窗时,车内的粉尘基本上是只进不出逐渐积累的,所以车内的粉尘浓度会越来越大。事实上,只要路面上的尘土不是太厚,在汽车轮子扬起的灰尘还没有达到车窗处于的高度时,汽车已经向前运动了一段距离,所以,不关闭车窗,车内的灰尘浓度反而不会太高。

公共汽车内的值得研究的力学现象不止以上所述,如果你感兴趣,不妨作进一步的观察,进行更多的研究。科学现象的研究不是一蹴而就的,它往往比教科书上的大多数题目难得多。观察并且研究科学现象可以使你对科学规律有深刻的感受。

   

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