- 趣味物理實驗
- (蘇)雅科夫·伊西達洛維奇·別萊利曼
- 873字
- 2019-06-24 14:49:53
不可能發生的斷裂
我們經常看到一些神奇的舞臺魔術,其實它們的原理也很簡單。如圖18所示,這是一根長長的木棍,它的兩端分別掛在一個紙環上。一個紙環搭在剃刀的刀刃上,另一個紙環搭在一只燃燒的煙斗上。魔術師拿起一根棍子,很用力地打在這根棍子上。結果你會發現掛著的這根木棍被打斷了,但兩個紙環卻完好無損!其實,這個實驗的原理很簡單,跟前面的實驗是一樣的。由于撞擊是一瞬間發生的,作用發生的時間非常短,木棍的兩端和紙環都沒有時間發生任何運動。真正發生運動的只有兩根木棍相互撞擊的那個點,所以木棍被打斷了,而紙環沒有任何變化。要成功表演這個魔術,需要擊打的時候足夠迅速和猛烈。如果緩慢而無力地擊打,不僅不會打斷木棍,反而會把紙環扯掉。

圖18 木棍與紙環,哪個會斷裂
如果魔術師技藝足夠高超,他甚至能做到在兩個薄玻璃杯的杯口放一根木棍,擊打木棍之后,玻璃杯完好無損,而木棍被打斷了。
這里的意思不是說我們也要做類似的魔術表演,不過,我們可以做一些簡單的實驗。
如圖19所示,在一張矮桌子的邊緣放兩支鉛筆,鉛筆的一部分要超出桌子的邊,在超出的鉛筆上放一根細長的木棍。用硬尺的邊棱快速擊打木棍的中間,木棍就會被折成兩段,而鉛筆仍會留在原來的位置。

圖19 木棍與鉛筆實驗
現在,我們明白了,用手掌壓核桃很難壓碎,但是如果用拳頭使勁擊打,卻很容易就擊碎。這是因為雖然手掌的力量很大,但力道過于均勻,但是用拳頭的話,沖擊力就不會分散,就像堅硬的物體一樣,可以抵擋核桃的反沖擊力,于是就把核桃擊碎了。
同樣的道理,子彈打到玻璃上的時候,只會在玻璃上留下一個小洞,但是如果我們用石頭砸玻璃的話,玻璃就會整個碎掉。如果用手慢慢推,我們甚至可以把窗框和合頁都推倒,而子彈或者石頭卻做不到這一點。
最后,我們再來看一個例子。當我們用樹條抽樹干的時候,如果速度很慢,哪怕很用力,樹干也不可能斷,頂多會倒向一邊。但是,如果我們動作足夠快,就可能把樹干抽斷。當然,如果樹干非常粗大,也是不可能抽斷的。道理跟前面是一樣的,如果樹條擊打的速度足夠快,沖擊力根本來不及分散,只能集中在擊打的位置,所以樹干很容易被抽斷。