來源:百度文庫 2010-08-31 15:23:30
第一章力學的基本定律 1.7一條難懂的定律
力學的三條基本定律里,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正確地應用它,可是很少有人能夠完全明了它的意義。讀者當中也許有人是一下子就懂得它的,——可是我得承認,我從初次和它相識起,過了十年,才完全理解它。
我曾經和許多人討論過這條定律,也曾經不止一次地看出,人們對這條定律的正確性的承認,都是有保留的。他們認為,這條定律對靜止的物體說來,毫無疑問是正確的,但是不懂得怎樣把它應用到運動物體的相互作用上……這條定律說,作用永遠等于方向相反的反作用,這就是說,如果馬拉車子,那末車子也用同樣大的力量往后拉馬?墒沁@時候車子就應該停在原來地方不動才對,為什么它還是向前走呢?這兩個力量如果是相等的,為什么它們不互相抵消呢?
一般人對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,定律毫無疑問是可靠的;不過我們沒有正確地理解它。兩個力沒有互相抵消掉,只是因為它們是加在不同物體上的緣故:一個力加在車上,一個力加在馬上。兩個力是一樣大,沒有錯,——可是,難道說一樣大的力永遠會產生一樣大的作用嗎?難道說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,力對物體的作用是和物體本身,和物體的“抵抗力”的大小沒有關系的嗎?
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,可以自由移動位置,而馬卻堅定地立足在地面上,因此,車子只好跟著馬走?梢栽傧胍幌,如果車對馬的動力不起反作用,那末,……不用馬也就行了,用一個極小的力量也就能拉著車走了?墒鞘聦嵣,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短形式“作用等于反作用”改成譬如說“作用力等于反作用力”,那末也許能使大家更容易理解,也少產生些疑問。因為這里相等的只是力。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),因為受力的物體不同,一般是不會相等的。
當北極的冰緊擠住“切留斯金”號船身的時候,它的舷也同樣用相等的力壓在冰上。至于發(fā)生慘劇,那是因為強大的冰塊抵住了船殼的壓力,沒有被壓碎;可是船身呢,雖然是鋼做的,卻不是實心的,所以經受不住這種壓力,到底被冰壓壞了。
物體落下的時候,當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的。蘋果落到地上,是因為地球在吸引它;可是蘋果也在用完全相等的力吸引地球。嚴格地說,蘋果和地球是在彼此相向地落下,不過落下的速度,在蘋果方面和在地球方面是大不相同的。兩個同樣大小的相互吸引力,使蘋果得到了每秒每秒10米的加速度,而地球呢——它的質量比蘋果大幾倍,它得到的加速度也只有蘋果得到的幾分之一。地球的質量比蘋果的大無數(shù)倍,因此,地球向蘋果的移動便小到不能再小,實際上只能算做零。所以我們說蘋果落到地上,而不說“蘋果和地球彼此相向地落下”①,就是這個道理。
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