物理天地 一根稻草压死一头牛
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你有没有听说过:一根稻草把一头牛给压死了?你若不信,我给你讲讲,这里面学问还大着呢?
答:首先,力是可以叠加的。这种叠加不是简单的算术叠加。比如:一个1牛顿的力加上另一个2牛顿的力,必然等于3牛顿力,这是算术叠加;而力的叠加是几何的叠加。也就是说,如果两个力的方向一样,可以是数值的相加;两个力成一角度,那么合力的大小和方向用平行四边形对角线法则来求。一头牛身负几百斤稻草,这些稻草的重力都是竖直向下的,所以可以数值相加,但是当稻草加到牛所能承受的极限时,如果再加上一根稻草,那么牛必然会压死的。所以说,压死牛并不是一根稻草的功劳,而是它是关键性的。
再者,从实际经验来看,一般都是用牛来拉车,而不会用牛直接来驮草。这样,受力的情况就非常复杂了。见图上所示:稻草连车的重量为 p,牛的自重为 q,它们离轮胎的支点 o的距离分别力 a和 b。在这两个重力作用下,地面对轮胎的反作用力为 n,牛的前掌和后掌受到地面的反作用力分别力 m1和 m2。牛向前方拉车,用的力为 r,它可以分解成垂直向上的力 f和水平向前的力 s,而牛拉车前迸,前掌、后掌和轮子的摩擦力分别力 u1、U2和 t。为此,有以下关系式成立:
垂直方向力的平衡:P+Q=M1+M2+N+F
水平方向力的平衡:S=T+U1+U2
力矩平衡:F?c=P?a+Q?b+Sf?M1e?M2d
当 f和 s两个力都超出了牛的承受板限时,牛就会被压死,或者倒下去一厥不振。
第三层意思:这个例子常常在哲学讲课中用到,这就是:“从量变到质变。”这个规律在物理学中也普遍适用,比如,水降到0℃就变为冰,而增加到100℃,却变为水蒸气。
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