科学奥秘系列丛书：物理之谜

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1、人能走路之谜在平坦的马路上，谁都可以迈开大步向前走。一个健康的人，走路并不是什么难事，因而也没有想过，人是靠什么走路的。听了这个问题，有的人会觉得好笑。人只要有气力，抬腿，迈步，不就可以往前走了吗？而事实上，问题并不那么简单。请你试一个动作：挺直身体，贴着墙站在地上。把一只脚抬起来，向前迈步，只要身体不离开墙壁，这只脚是跨不出去的。如果抬起来的脚向前迈出去一步，那末，回头一望，身体已经离开墙壁。这说明，身体向前移动了。人的身体向前移动的时候，一定依靠了一种外力。或者说，是这种力推着人前进的。如果这种外力比较小，走路就会遇到困难，比如，在光滑的冰面上，人们就不敢

2、迈大步，而只能小心翼翼地挪动双脚。现在，请你回答：人走路的时候，依靠了什么力？人在走路的时候，后脚蹬了一下地。从物理的角度来分析，那是人体给了地面一个向后的力，与此同时，地面也给了人体一个向前的力。正是这个力把人体向前推了一下。脚蹬地面，这是作用力；地面给人体一个向前的力，这是反作用力。这个反作用力表现为摩擦力。在一般情况下，作用力和反作用力正好相等，因此，我们走路并不觉得困难。可是，人在冰面上走，冰面过于光滑，给人的摩擦力要小得多。这样，如果你仍然像在地面上走路那样使劲，向后蹬的力与摩擦力不平衡，后脚要向后滑，人就会跌跤。（闫金铎）马能拉动车之谜一听说作用力

3、和反作用力大小相等，方向相反，人们就马上会想到它们要互相抵销，对物体的运动不会产生任何影响。马拉车，车也拉马，用力相等而且方向还相反，车岂不该永远动不了啦！可是实际上，马拉车跑得挺好，这是怎么回事呢？大小相等，方向相反的两个力要能互相抵销，或者说二力平衡，需要一个基本条件，就是它们要同时作用在一个物体上。但是，作用力和反作用力是分别作用在甲、乙两个物体上的，各起各的作用，不能相互抵销。锤子掉到脚上，脚对锤子的作用力作用到锤子上，使它停下来；同时锤子对脚的反作用力作用到脚上，脚被砸肿了。作用力和反作用力并没有相互抵销。同样道理，马拉车的力和车拉马的力也不能相互抵

4、销。那么，马拉车、车拉马的问题该怎样正确解释呢？要弄清这个问题，除了要想到牛顿第三定律外，还要用牛顿第二定律。让我们先看车在水平方向受到什么力（图1），有马拉车向前的力f和地面对车轮的阻力f。马在水1平方向受了什么力呢？有车向后拉马的力f'和马蹄向后蹬时，地面对马的1向前的反作用力f'（在图中，同一对作用力和反作用力用标有同数的小横2杠的箭头表示）。这四个力中，f和f'是一对作用力和反作用力，它们总11是大小相等、方向相反，但因分别作用到车上和马上，所以不会相互抵销。车为什么能前进呢？是因为它受的两个力不相等：马拉车的力f1大于地面对车的阻力f。马为什么能前进

5、呢？也是因为它受的两个力不相等：它用较大的力f蹬地时，地对它也就产生了较大的反作用力f'。当f'大于车拉它的222力f'时，马就产生向前的加速度而起动了。消除在马拉车问题上这一类错1误想法的关键在于要理解到：作用力和反作用力是分别作用到两个物体上的，而一个物体的运动情况只决定于此物体所受的力，与它对别的物体的作用力无关。有人还举出拔河为例“证明”作用力和反作用力不相等。他们说：如果相等，两队就将永远相持不下，不分胜负了。这也是对牛顿第三定律第二定律理解不够。两队比赛，你拉我，我拉你的力一定是大小相等的（图2）。但甲队向前或后移并不只决定于乙队拉它的力F，还决定

6、于甲队和地面间相互作用的情况，而和它对乙队的拉力F'无关。甲队运动员训练有素，比赛时，身体的倾斜，两腿的屈伸，双脚的摆法都合适，鞋底也比较粗糙，那他们就可以对地面有很大的向前的蹬力F。根据牛顿第三定律，地面对它们就同时1产生很大的向后的反作用力F'。当这个反作用力F'大于乙队拉他们的力F11时，根据牛顿第二定律，他们就要向后起动而取得胜利了。乙队所以失败，是因为地面对他们向后的阻力F'小于甲队拉他们向前的力F'了。除力的关2系以外，质量在这里也起很大作用。根据牛顿第二定律，质量越大，同样外力产生的加速度越小，越不易被拉动。拔河比赛时，总是尽可能地挑选体重大的人

7、参加，就是这个道理。（张三慧）拉车比推车省力之谜手推车，使用方便，既可以推又可以拉。请看图，推和拉的用力方向跟水平线的夹角一样，是推车省力，还是拉车省力？省力不省力，主要看车轮受到的阻力有多大。因为克服了阻力，车子才能前进。在地面条件相同的情况下，车轮对地面的压力越大，阻力越大，阻力大就费劲。反过来，压力小，阻力就小，省力。推车的时候，用力的方向指向斜下方，它产生两个效果：一个分力向前，用来克服阻力，使车匀速前进；另一个分力竖直向下，加大了车对地面的压力，使阻力加大。拉车的时候，用力的方向指向斜上方，也产生两个分力：一个向前用来克服阻力；另一个竖直向上，减小了

8、车对地面的压力，使阻力减小。因此，拉车