物理世界漫游指南(3)
2017-06-17 本文已影响0人
黄小师
有一次,我给学生上课。
学生小宋忽然问我:
老师,为什么我乘坐电梯上楼时会感到压力很大,而乘坐电梯下楼时又会感觉自己要飘起来呢?
我很高兴,因为这是学生爱思考的表现,于是在回答问题之前,我向小宋提出了另一个问题,以让她进一步思考。
我问她:
牛顿坐在树下,被落下的苹果砸中,他因为勤于思考,结果发现了万有引力定律。那我现在考考你,假设这个苹果原来是200g,在这个苹果从树上落下,还未砸中牛顿的头之前,这段时间内,这个苹果是多重呢?
小宋想了一下,说:“仍旧是这个苹果,应该还是200g吧?”
随即她又否定道:“不对,我把一个苹果放在手中,先让它静止不动,然后猛抬自己的手使苹果向上运动,肯定会感到它比静止时重得多,再猛降自己的手使物体向下运动,又会感到它比静止时轻得多。”
“哎呀,两种我都觉得有道理,老师我不知道。”小宋有些气馁。
其实,小宋的两种想法确实都没错。所不同的是,她第一种讲的是物体的“实重”,它是由地球的引力所决定的,不随物体运动状态的改变而改变。
而第二种讲的是物体的“视重”。在物体静止时,“视重”刚好等于“实重”,在物体运动时,“视重”可以大于、可以小于、也可以等于“实重”,具体是哪种,视情况而定。
砸中牛顿的苹果,在落下的过程中,做的是自由落体运动,这时它的“视重”恰好是等于0g的,而它的“实重”不变,依然为200g。
回到一开始的问题,小宋同学坐电梯上楼时,“视重”大于“实重”,叫作“超重”,所以倍感压力;而坐电梯下楼时,“视重”小于“实重”,叫作“失重”,因而会有飘飘然的感觉。