物体从河面上顺水而下与在空气中下落的情况极为相似,对于这一点,恐怕很多读者都会觉得意外。人们一般会认为,没人划桨也没挂船帆的小船在河面上顺水漂流的时候,它运动的速度一定就是水流的速度。
但这是个错误的观点,真相是:小船的速度比水流快,而且小船越重,运动的速度就越快。针对以上结论,那些经验证丰富的木筏子工人最有发言权。然而,很多物理学初学者却并不一定了解,我就是这样,不久前才明白其中的道理。
这个现象貌似难以理解,不妨来研究一下吧。
小船顺流而下时,速度怎么可能比浮载它的水的速度更快呢?值得注意的是,河水运载小船的情况和运输货物的情况有所区别。在多数情况下,水面都有一定的倾斜度,这样河水才可以流动起来。也就是说,物体是在一个倾斜面上向下加速滑动的。
但是,河里的水会和河床有一定的摩擦,河水在做匀速运动。很明显,小船在河里自由滑行时,总会有加速超过河水流速的时刻。于是,河水会对小船产生反向的制动作用,仿佛空气阻力会对自由下落的物体产生影响。
小船最终会得到一个速度,在之后的运动中,它会一直保持这个速度。如果物体的质量非常轻,最后的速度就会来得早一点,而且物体的速度也比较小。相反,如果物体比较重,它在水里得到的最终速度就会大一点。
桨比小船要轻得多,所以从小船上垂下来的桨,一定会落在小船的后面。可是,桨和水流的速度都比不上小船。在急流中,这种现象会非常明显。
为了让读者对以上现象的了解更加深刻,我特意引述了一位旅行家的经历:
有一次,去阿尔泰山区旅行。我们乘坐木筏在比雅河上漂流,通过这条河的发源地,也就是捷列茨科耶湖,一直顺流而下,来到了比斯克城。用了整整5天,我们才完成了这段旅程。在出发前,有人提出,木筏上乘坐的人应该少一些。(www.daowen.com)
“没事的,”老木筏工人说,“这样速度会更快。”
“怎么可能呢?我们顺流而下,不是应该和水流的速度一样吗?”
“当然不是,木筏的流速比水流快得多,而且木筏越重就跑得越快。”起初,我们觉得老木筏工人是在开玩笑。出发以后,老木筏工人将一些木片丢进了河里。我们很快就发现,木片被甩得远远的。
不得不承认,老木筏工人在实践中得出的真理得到了证明,而且这个证明显而易见。我们漂流了一段时间,陷入一个旋涡,转了很多圈,总算是从旋涡中出来了。开始打转时,木筏上面的一柄木槌掉进水里,没等捞起来,它就漂走了。
“别着急,”老木筏工人说,“等咱们出了旋涡,很快就会追上去,我们可比它重得多。”
虽然我们在旋涡中挣扎了很长一段时间,老木筏工人的预言却再次得到了证实。
漂到另外一个地方的时候,我们遇到了一排木筏。一开始,它们漂在前面,由于木筏非常轻,而且上面一个乘客都没有,所以没过多久,我们就把它甩到了身后。
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