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第7章 生活中的力学知识(3)

用不正确的天平进行正确的称量

请想想看,要想得到正确的称量,什么东西最重要,是天平还是砝码?

假如你的回答是两种东西同样重要,那你就错了:你可以用一架不正确的天平做出正确的称量,只要你手头有正确的砝码。用不正确的天平进行正确的称量,有几种方法,我们只来谈谈里面的两种。

第一种方法是俄罗斯的化学家门得列耶夫所提出的。第一步,把一个重物放到天平的一只盘上,——什么重物都可以,只要它比要称的物体重一些就好。然后把砝码放在另外一只盘上,使天平的两边平衡。现在,把要称的物体放到放砝码的盘上,从这只盘上逐渐把一部分砝码拿下来,使天平恢复平衡。这样,拿下的砝码重量,自然就等于要称的物体重量,因为就在这同一只天平盘上,拿下的砝码现在已经由要称的物体代替了,可知它们是有相同的重量的。

这个方法一般叫做“恒载量法”,对于需要一连串称量几个物体的时候特别适用,那原来的重物一直放在一只盘里,可以用来进行全部的称量。

另外一种称量的方法是这样的:把要称的物体放到天平的一只盘上,另外拿些沙粒或铁沙加到另外一只盘上,一直加到两边平衡。然后,把这物体拿下(沙粒别去动它),逐渐把砝码加到这只盘上,加到两只盘重新恢复平衡为止。于是,盘上砝码的重量自然就是要称的物体的重量了。这个方法叫做“替换法”。

方才说的是天平,那么,弹簧秤只有一个秤盘,要怎么办呢?很简单,也可以采用同样简单的方法,假如你手头除掉弹簧秤以外,还有一些正确砝码的话。这儿用不到沙粒或铁沙,把要称的物体放到秤盘上,把弹簧秤所指示的重量记下。然后,把物体拿下,逐渐加上砝码,一直到弹簧秤指出同样的重量为止。这些砝码的重量,自然就等于要称的物体重量了。

砧子打铁

锻工用的铁砧子又大又沉,为的是在强烈的锤击下仍然保持静止状态,以减轻锻造时产生的强烈振动。机床的床身用铸铁制作得很笨重,也是为了容易保持静止状态,保证加工精度。我们说,铁砧和床身的惯性大,而它们的质量又都比较大,为什么质量大的物体惯性大呢?”。加速度反映了速度变化快慢的程度。

既然“速度”表达了运动状态,那么“速度的变化”则表达了运动状态的变化。这个速度改变过程,自然要在一定的时间内发生,以其所经历的时间去除速度的改变量,所得的值即称为加速度。与车的加速度力作用在物体上,产生了加速度。如果用一个较大的力连续推一辆车子,车子不仅起动得快,而且越动越快,这说明加速度大。作用力式中为车的质量。若以同样大的力作用于不同质量的物体上,变化越小,物体保持原来运动状态的能力越大者产生的加速度越小。也就是说,物体运动状态惯性就越大。

因此说一个物体的惯性大小,就用它的质量大小来量度。例如,你用同样大小的力去推空车和货车,空车获得的加速度大于货车,空车容易改变自己的运动状态,这就是因为它的惯性小。

惯性为人类带来了相当多的益处,如果需要增大物体的惯性,我们就可以增加它的质量。机器上的飞轮做得比较重,是为了以大的惯性保持均匀的转速。镐头制作得比较笨重,是因为它能以较大的惯性保持自己获得的运动能量。手扶拖拉机前部所以装有一个很重的飞轮,就是因为依靠它的惯性,能够克服由于汽缸中柴油爆发的间断性引起的转动不匀和振动现象。房屋的地基、桥梁的桥墩都很大很沉重,并且还和地球牢接,也是为了以大的惯性来保持其稳定性。

斧头

一种金属砍削工具,用一相当厚的金属开刃的头装在柄上而成,刃口与柄平行,以便砍削,专用于伐木、劈木柴和砍木料。

杂技

杂技,亦作“杂伎”。指柔术(软功)、车技、口技、顶碗、走钢丝、变戏法、舞狮子等技艺。现代杂技特指演员靠自己身体技巧完成一系列高难动作的表演性节目。

降落伞

降落伞是利用空气阻力,依靠相对于空气运动充气展开的可展式气动力减速器,使人或物从空中安全降落到地面的一种航空工具。主要由柔性织物制成。是空降兵作战和训练、航空航天人员的救生和训练、跳伞运动员进行训练、比赛和表演以及空投物资、回收飞行器的设备器材。

高压锅

高压锅又叫压力锅,用它可以将被蒸煮的食物加热到100℃以上,于1679年由法国物理学家帕平发明。它以独特的高温高压功能,大大缩短了做饭的时间,节约了能源;但是工作压力大的压力锅对营养的破坏也比较大。

千斤顶

千斤顶是一种用钢性顶举件作为工作装置,通过顶部托座或底部托爪在行程内顶升重物的轻小起重设备。按结构特征可分为齿条千斤顶、螺旋千斤顶和液压千斤顶3种。千斤顶是一种起重高度小(小于1m)的最简单的起重设备。它有机械式和液压式两种。机械式千斤顶又有齿条式与螺旋式两种,由于起重量小,操作费力,一般只用于机械维修工作,在修桥过程中不适用。液压式千斤顶结构紧凑,工作平稳,有自锁作用,故使用广泛。其缺点是起重高度有限,起升速度慢。

泰坦尼克号沉船

1912年4月10日,泰坦尼克号从英国南安普敦出发,途经法国瑟堡——奥克特维尔以及爱尔兰昆士敦,计划中的目的地为美国纽约,开始了这艘“梦幻客轮”的处女航。4月14日晚11点40分,泰坦尼克号在北大西洋撞上冰山,两小时四十分钟后,4月15日凌晨2点20分沉没,由于只有20艘救生艇,1523人葬身海底,造成了当时在和平时期最严重的一次航海事故。电影《泰坦尼克号》就是根据这一真实海难而改编。

过山车,又称为云霄飞车,是一种机动游乐设施,常见于游乐园和主题乐园中。拉马库斯·阿德纳·汤普森是第一个注册过山车相关专利技术的人(1865年1月20日),并曾制造过数十个过山车设施,因此被誉称为“重力之父”。过山车虽然惊悚恐怖,但是基本上是非常安全的设施。

飞机

飞机指具有机翼和一具或多具发动机,靠自身动力能在大气中飞行的重于空气的航空器。严格来说,飞机指具有固定机翼的航空器。20世纪初,美国的莱特兄弟在世界的飞机发展史上做出了重大的贡献。在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1号,并且获得试飞成功。他们因此于1909年获得美国国会荣誉奖。同年,他们创办了“莱特飞机公司”。自从飞机发明以后,飞机日益成为现代文明不可缺少的运载工具。它深刻的改变和影响着人们的生活。

香蕉球

又称“弧线球”,足球运动技术名词。指足球踢出后,球在空中向前并作弧线运行的踢球技术。弧线球常用于攻方在对方禁区附近获得直接任意球时,利用其弧线运行状态,避开人墙直接射门得分。

地铁

地下铁道,简称地铁,亦简称为地下铁,狭义上专指在地下运行为主的城市铁路系统或捷运系统;但广义上,由于许多此类的系统为了配合修筑的环境,可能也会有地面化的路段存在,因此通常涵盖了都市地区各种地下与地面上的高密度交通运输系统。

气垫船

气垫船又叫“腾空船”,是一种以空气在船只底部衬垫承托的交通工具。气垫通常是由持续不断供应的低压气体形成。气垫船除了在水上行走外,还可以在某些比较平滑的陆上地形行驶。气垫船是高速行驶船只的一种,行走时因为船身升离水面,船体水阻得到减少,以致行驶速度比用同样功率的船只快。很多气垫船的速度都可以超过五十节。气垫船亦可用非常缓慢速度行驶。

风车

风车是一种把风能转变为机械能的动力机;用可调节叶片或梯级横木轮子收集风力。简单的风车由带有风蓬的风轮、支架及传动装置等构成;风轮的转速和功率,可以根据风力的大小,适当改变风蓬的数目或受风面积来调整;在风向改变时,必须搬动前支架使风轮面向风;完备的风车带有自动调速和迎风装置等。具备发电用途的风车又称为风力发电机。

天平

天平是一种衡器。由支点(轴)在梁的中心支着天平梁而形成两个臂,每个臂上挂着一个盘,其中一个盘里放着已知重量的物体,另一个盘里放待称重的物体,固定在梁上的指针在不摆动且指向正中刻度时的偏转就指示出待称重物体的重量。

打铁

打铁是一种非常原始的锻造工艺,盛行于上世纪八十年代前的农村。这种工艺,虽然原始,却很实用;虽然简单,却并不易学。打铁铺也称“铁匠炉”。所谓“铺”只是一间破房子,屋子正中放个大火炉,炉边架一风箱,风箱一拉,风进火炉,炉膛内火苗直蹿。要锻打的铁器先在火炉中烧红,然后移到大铁墩上,由师傅掌主锤,下手握大锤进行锻打。右手握小锤,左手握铁钳,在锻打过程中,上手要凭目测不断翻动铁料,使之能将方铁打成圆铁棒或将粗铁棍打成细长铁棍。可以说在老铁匠手中,坚硬的铁块变方、圆、长、扁、尖均可。铁器成品有与传统生产方式相配套的有农具,如犁、锄、镐、镰等,也有部分生活用品,如菜刀、锅铲、剪刀等。

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