小狐貍皮皮的物理世界

曹遠(yuǎn)強(qiáng)

力的三要素

聽(tīng)了狐貍爺爺對(duì)力的介紹，又看了看晃蕩的沙袋，小狗汪汪恍然大悟：“我明白了，力大，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變就明顯，力小就不明顯，是嗎？”

皮皮說(shuō)：“是的！我們還可以根據(jù)這個(gè)來(lái)比較力的大小。比如，小熊能提動(dòng)那個(gè)石鎖，改變石鎖的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，而我卻不能，所以我的力氣比小熊的小?！?/p>

狐貍爺爺說(shuō)：“力的大小確實(shí)是決定力的作用效果的重要因素，但不是全部，還有另外兩個(gè)要素影響著力的作用效果，它們合起來(lái)叫作力的三要素。”

小熊問(wèn)道：“什么叫力的三要素？我從來(lái)沒(méi)聽(tīng)說(shuō)過(guò)！”

皮皮高興地說(shuō)道：“我知道，力的大小肯定是其中一個(gè)要素。

小狗汪汪咕噥了一句：“這不是廢話嗎，剛才狐貍爺爺已經(jīng)說(shuō)了?！?/p>

狐貍爺爺說(shuō)：“對(duì)，力的大小是其中一個(gè)要素。另外兩個(gè)要素，一個(gè)是力的方向，一個(gè)是力的作用點(diǎn)。

這時(shí)，掛在樹上的兩個(gè)皮球已經(jīng)靜止，狐貍爺爺帶著皮皮他們走了過(guò)去。

“你們看，如果向左給這個(gè)球一個(gè)力，那這個(gè)球就會(huì)向左運(yùn)動(dòng)。如果向右給它一個(gè)力呢？那它就會(huì)向右運(yùn)動(dòng)。由此可見(jiàn)，施力方向不同，產(chǎn)生的效果也就不同。因此，力的方向也決定著力的作用效果。”

“確實(shí)如此，方向很重要?！毙⌒苷f(shuō)。

“還有一個(gè)要素是作用點(diǎn)。你們知道，剛才我是向著球心發(fā)力的，現(xiàn)在，我保持方向不變，但是著力點(diǎn)改成球的邊沿。來(lái)，我們看看是什么效果！”說(shuō)著，狐貍爺爺伸出手掌，向球的邊沿?fù)羧?。小伙伴們驚訝地發(fā)現(xiàn)，球在向上蕩起的同時(shí)，快速地旋轉(zhuǎn)起來(lái)了。

“確實(shí)效果不同！”大家感嘆道。

“力作用在物體上的位置不同，也就是作用點(diǎn)不同，也會(huì)影響力的作用效果。”狐貍爺爺說(shuō)。

小狗汪汪總結(jié)道：“總的來(lái)說(shuō)，力有三個(gè)要素：大小、方向和作用點(diǎn)?！?/p>

大家正討論著力的三要素，皮皮突然大笑起來(lái)，汪汪問(wèn)他：“你笑什么？”

皮皮壞笑著說(shuō)：“我覺(jué)得力的作用點(diǎn)真的是太重要了！你想啊，我用力打你的后背，很可能沒(méi)事兒，但要是我用同樣的力打你的鼻子，那效果肯定不一樣！”

小狗汪汪覺(jué)得皮皮說(shuō)的很有道理。

認(rèn)識(shí)彈力

一陣秋風(fēng)吹來(lái)，落葉飄飄。小熊、小狗、小狐貍在秋風(fēng)中揮拳踢腿，翻騰跳躍，練起了武術(shù)，狐貍爺爺則站在一邊觀看。練了一段時(shí)間后，他們開(kāi)始休息。

小狗汪汪說(shuō)：“狐貍爺爺，您的知識(shí)真是淵博，我們都特別佩服。要不，您再跟我們講點(diǎn)兒什么吧！”

狐貍爺爺說(shuō)：“好吧，既然剛才我們談到了力，那下面我就給你們介紹幾種力吧！”

“好哇好哇，不過(guò)您要講得通俗一些，不然我可能聽(tīng)不懂！”小熊不好意思地說(shuō)。

“沒(méi)問(wèn)題！首先我來(lái)介紹一下彈力。彈力就是物體因?yàn)榘l(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的力?！焙偁敔旈_(kāi)始介紹了。

皮皮問(wèn)：“什么是彈性形變？”

“就是力施加到物體上，物體發(fā)生形變，但只要這個(gè)力撤去，該物體就會(huì)馬上恢復(fù)原狀，這種形變就叫彈性形變，它能產(chǎn)生彈力。比如，彈簧被拉伸會(huì)產(chǎn)生彈力，被壓縮也能產(chǎn)生彈力，它所發(fā)生的形變都是可以恢復(fù)的。”狐貍爺爺解釋說(shuō)。

小狗汪汪說(shuō)：“那有不是彈性形變的形變嗎？”

“有哇！你們來(lái)看這堆沙子?！焙偁敔斪哌^(guò)去，用力向那堆沙子打了一拳，然后拿開(kāi)拳頭，這時(shí)，沙堆上出現(xiàn)了一個(gè)拳頭的痕跡。

“你們看，這堆沙子發(fā)生的形變就不是彈性形變，因?yàn)樗荒墚a(chǎn)生彈力?！焙偁敔斨钢扯褜?duì)小伙伴們說(shuō)。

“狐貍爺爺，射箭時(shí)弓所產(chǎn)生的力應(yīng)該是彈力，對(duì)吧？”小熊很有把握地說(shuō)。

狐貍爺爺說(shuō)：“是啊。你們看，繩子拴著沙袋，繩子對(duì)上面的樹枝和下面的沙袋都施加了拉力。這個(gè)拉力細(xì)致地分析起來(lái)就是彈力，因?yàn)槔K子發(fā)生了彈性形變?！?/p>

皮皮摸了一下拉緊的繩子說(shuō)：“沒(méi)看出來(lái)它發(fā)生形變了呀！”

狐貍爺爺說(shuō)：“有些形變用肉眼是看不出來(lái)的，需要用儀器才能測(cè)量出來(lái)。產(chǎn)生拉力時(shí)，繩子伸長(zhǎng)了，撤去拉力，繩子就會(huì)恢復(fù)原長(zhǎng)。如果用橡皮繩來(lái)懸掛物體，這種形變就會(huì)很明顯?！?/p>

大家想起橡皮繩拉伸的樣子，終于理解了繩子受力時(shí)發(fā)生的彈性形變。

認(rèn)識(shí)重力

狐貍爺爺繼續(xù)介紹：“接下來(lái)我介紹一種誰(shuí)也離不開(kāi)的力一一重力！由于地球的吸引而使物體受到的力叫重力。我們?nèi)映鋈サ那驎?huì)落下來(lái)，樹葉會(huì)從樹上飄落，都是由于受到了重力的影響?！?/p>

小熊說(shuō)：“重力，我知道，我們的身體也會(huì)受到重力影響，地球上沒(méi)有物體能離得開(kāi)重力的作用?！?/p>

“是啊，我們就生活在地球打造的巨大的重力場(chǎng)中。”狐貍爺爺說(shuō)。

“天上的飛鳥也受重力影響嗎？飛機(jī)呢？”小狗汪汪追問(wèn)道。

狐貍爺爺說(shuō)：“受哇，人造地球衛(wèi)星也同樣受重力影響呢！”

“哇，重力真是厲害呀！”三個(gè)小伙伴齊聲驚呼。

重力的方向

狐貍爺爺接著說(shuō)：“接下來(lái)我來(lái)說(shuō)一下重力的方向。”這時(shí)皮皮搶著說(shuō)：“我知道，我知道，是向下的?！?/p>

狐貍爺爺說(shuō)：“準(zhǔn)確地說(shuō)，重力的方向是豎直向下，這個(gè)豎直向下是指與水平方向垂直。你們看，吊沙袋的繩子被拉直了，這就形象地展示了重力的方向。用繩子拴住一個(gè)物體，然后令物體自然下垂，向下拉直的繩子就指示著物體所受重力的方向。這種拴著一個(gè)物體，能指示物體所受重力方向的繩子，在建筑上叫作重垂線，可以用來(lái)檢查墻壁砌得直不直?！?/p>

皮皮問(wèn)：“要是墻壁砌得不直會(huì)怎么樣呢？”

小熊說(shuō)：“那還用說(shuō)，肯定是不堅(jiān)固，容易倒唄！”

狐貍爺爺說(shuō)：“小熊說(shuō)得對(duì)！用好重垂線，就可以把墻砌直、砌好?！?/p>

小狗汪汪提醒道：“狐貍爺爺，您講了重力的大小和方向，還沒(méi)講重力的作用點(diǎn)呢！”

“哦，好的好的，我接著講。重力在物體上的作用點(diǎn)叫作重心，每個(gè)物體都有一個(gè)重心。實(shí)際上，物體每一部分都會(huì)受到重力的作用，但是研究問(wèn)題時(shí)，為了方便，我們可以認(rèn)為重力只作用在重心上。特別的是，雖然每個(gè)物體都有一個(gè)重心，但是重心卻不一定在物體上面?！?/p>

“啊？這怎么可能？！”三個(gè)小伙伴齊聲說(shuō)道。

看到大家感到意外，狐貍爺爺忙拿起樹枝在地上畫起畫來(lái)。他邊畫邊講：“比如圓環(huán)狀的物體。它們的重心就不在圓環(huán)上，而是在圓環(huán)里面的中心位置上?！?/p>

看著狐貍爺爺畫的畫，三個(gè)小伙伴都開(kāi)始琢磨起來(lái)。同學(xué)們，你們弄明白了嗎？

狐貍爺爺?shù)恼n堂：

力的三要素影響著力的作用效果。

力的三要素是：大小、方向和作用點(diǎn)。

彈力：物體由于發(fā)生彈性形變而產(chǎn)生的力。彈性形變就是外力撤去后還能恢復(fù)原狀的形變。

地球?qū)Φ厍蛏虾偷厍蚋浇奈矬w都施加了重力。

重力是由于物體受地球的吸引而產(chǎn)生的，它的大小與物體的質(zhì)量成正比（質(zhì)量越大受到的重力越大）。重力的方向是豎直向下，重力在物體上的作用點(diǎn)叫物體的重心，重心不一定在物體上。

（編輯 乖乖隆地洞）