- 趣味物理學:續篇
- (俄)別萊利曼著 余杰編譯
- 930字
- 2021-10-29 18:02:12
6.存在于我們之間的爭論
也許證明你的觀點是正確的,并不總是像你預想的那般容易。舉個例子,試想一下,你在魔法秋千上,企圖勸說鄰座的游客,讓他明白自己看到的全都是假象。假如你試圖勸導的游客就是我,我跟你一同坐在魔法秋千上,秋千劇烈地擺動了起來,很快它就超過了橫梁,游客們開始頭朝下了,此時,我們開始了激烈的爭論:到底是秋千在轉動,還是這個房間在轉動?我在這里必須提一點,我們在劇烈爭論的時候,一定要提前帶上一把鋁錘、一個彈簧秤以及一個砝碼,而且我們不能從秋千上下來,你說:毋庸置疑,我們是待在原地不動的,真正運動的是房間啊!假如秋千真的倒轉了過來,我們兩個人不僅會腦袋朝下,還會用腦袋著地呢!不過我們的腦袋并沒有著地。這足以說明,真正轉動的是房間,而不是秋千。
我反駁道:但是,你現在可以回憶一下上一節講過的原理:當水桶在做圓周運動時,就算水桶的底部朝上,也不會把里面的水灑出來,就算運動員頭朝下在“魔環”里騎自行車,他也不會掉下來(見后)。
你接著說道:如果你非要這么說,咱們不妨來計算一下向心加速度,結果能夠向我們證明,它取得的數值是否足以讓我們頭朝下從秋千上墜落。假如我們知道自身距離旋轉軸有多遠以及每秒的轉數,那么我們就能通過公式算出結果。
我覺得我應該打斷你:我們不必浪費時間去計算了。發明“魔法秋千”的人肯定早就預言了你我之間的爭論是不可避免的,所以他們提前告訴我,它的轉數跟做圓周運動的物體不會掉落的基礎數值是相匹配的。也就是說,我們不用勞神去計算,就能解決我們的爭論。
你固執己見,說道:不過,我依然有十足的信心能夠說服你。你看,地板上并沒有從杯子里甩出來的水跡……你可以接著用旋轉水桶的例子跟我對峙。但是我早有準備,現在我手里有一把鋁錘,它的重心自始至終都在沖著我的腳,換句話說就是,它的重心方向是朝下的。如果這間屋子并沒有旋轉,而真正旋轉的是我們的話,那么它的重心方向應該一直是朝下的,也就是朝向地板,在旋轉的秋千上的重力方向則是時而朝著我們的頭頂,時而朝著我們身體的一側。
我控制著自己的情緒反駁道:這樣你就大錯特錯了,假如我們的轉速非常快,那么鋁錘會沿著旋轉的半徑朝外部拋出去,換句話說就是,情況跟我們觀察到的一樣,它的重心方向一直朝向我們的腳的方向。