本書主要內(nèi)容包括:力學(xué)的基本定律;重要的力學(xué)公式;重力;下落和拋擲;圓周運(yùn)動(dòng);碰撞力學(xué);強(qiáng)度;功·功率·能;摩擦和介質(zhì)阻力;生物界中的力學(xué)。
從生活中尋找有趣的科學(xué)現(xiàn)象
深入淺出地解讀科學(xué)原理
活學(xué)活用讓孩子迅速愛上經(jīng)典科普讀本
序 言
雅科夫?伊西達(dá)洛維奇?別萊利曼(1882~1942),出生于俄國的格羅德省別洛斯托克市。他出生的第二年父親就去世了,但在小學(xué)當(dāng)教師的母親給了他良好的教育。別萊利曼17歲就開始在報(bào)刊上發(fā)表作品,1909年大學(xué)畢業(yè)后,便全身心地從事教學(xué)與科普作品的創(chuàng)作。
1913年,別萊利曼完成了《趣味物理學(xué)》的寫作,這為他后來完成一系列趣味科學(xué)讀物奠定了基礎(chǔ)。1919~1929年,別萊利曼創(chuàng)辦了蘇聯(lián)第一份科普雜志《在大自然的實(shí)驗(yàn)室里》,并親自擔(dān)任主編。在這里,與他合作的有多位世界著名科學(xué)家,如被譽(yù)為“現(xiàn)代宇航學(xué)奠基人”的齊奧爾科夫斯基、“地質(zhì)化學(xué)創(chuàng)始人”之一的費(fèi)斯曼,還有知名學(xué)者皮奧特洛夫斯基、雷寧等人。
1925~1932年,別萊利曼擔(dān)任時(shí)代出版社理事,組織出版了大量趣味科普?qǐng)D書。1935年,他創(chuàng)辦和主持了列寧格勒(現(xiàn)為俄羅斯的圣彼得堡)趣味科學(xué)之家博物館,廣泛開展各項(xiàng)青少年科學(xué)活動(dòng)。在第二次世界大戰(zhàn)反法西斯戰(zhàn)爭時(shí)期,別萊利曼還為蘇聯(lián)軍人舉辦了各種軍事科普講座,這成為他幾十年科普生涯的最后奉獻(xiàn)。
別萊利曼一生出版的作品有100多部,讀者眾多,廣受歡迎。自從他出版第一本《趣味物理學(xué)》以后,這位趣味科學(xué)大師的名字和作品就開始廣為流傳。他的《趣味物理學(xué)》《趣味幾何學(xué)》《趣味代數(shù)學(xué)》《趣味力學(xué)》《趣味天文學(xué)》等均堪稱世界經(jīng)典科普名著。他的作品被公認(rèn)為生動(dòng)有趣、廣受歡迎、適合青少年閱讀的科普讀物。據(jù)統(tǒng)計(jì),1918~1973年間,這些作品僅在蘇聯(lián)就出版了449次,總印數(shù)高達(dá)1?300萬冊(cè),還被翻譯成數(shù)十種語言,在世界各地出版發(fā)行。凡是讀過別萊利曼趣味科學(xué)讀物的人,總是為其作品的生動(dòng)有趣而著迷和傾倒。
別萊利曼創(chuàng)作的科普作品,行文和敘述令讀者覺得趣味盎然,但字里行間卻立論縝密,那些讓孩子們平時(shí)在課堂上頭疼的問題,到了他的筆下,立刻一改呆板的面目,變得妙趣橫生。在他輕松幽默的文筆引導(dǎo)下,讀者逐漸領(lǐng)會(huì)了深刻的科學(xué)奧秘,并激發(fā)出豐富的想象力,在實(shí)踐中把科學(xué)知識(shí)和生活中所遇到的各種現(xiàn)象結(jié)合起來。
別萊利曼嫻熟地掌握了文學(xué)語言和科學(xué)語言,通過他的妙筆,那些難解的問題或原理變得簡潔生動(dòng)而又十分準(zhǔn)確,娓娓道來之際,讀者會(huì)忘了自己是在讀書,而更像是在聆聽奇異有趣的故事。別萊利曼作為一位卓越的科普作家,總是能通過有趣的敘述,啟迪讀者在科學(xué)的道路上進(jìn)行嚴(yán)肅的思考和探索。
蘇聯(lián)著名科學(xué)家、火箭技術(shù)先驅(qū)之一格魯什柯對(duì)別萊利曼有著十分中肯的評(píng)論,他說,別萊利曼是“數(shù)學(xué)的歌手、物理學(xué)的樂師、天文學(xué)的詩人、宇航學(xué)的司儀”。
雅科夫·伊西達(dá)洛維奇·別萊利曼(1882—1942),出生于俄國的格羅德省別洛斯托克市。他17歲就開始在報(bào)刊上發(fā)表作品,1909年大學(xué)畢業(yè)后,便全身心地從事教學(xué)與科普作品的創(chuàng)作。
別萊利曼一生出版的作品有100多部,讀者眾多,廣受歡迎。《趣味物理學(xué)》《趣味幾何學(xué)》《趣味代數(shù)學(xué)》《趣味力學(xué)》《趣味天文學(xué)》等均堪稱世界經(jīng)典科普名著。他的作品被公認(rèn)為生動(dòng)有趣、廣受歡迎、適合青少年閱讀的科普讀物。別萊利曼創(chuàng)作的科普作品在文學(xué)和科學(xué)性方面都是非常出色的,不僅趣味十足,并且立論縝密,用講故事的形式來激發(fā)讀者的學(xué)習(xí)興趣,啟迪讀者在科學(xué)的道路上進(jìn)行嚴(yán)肅的思考和探索。
蘇聯(lián)著名科學(xué)家、火箭技術(shù)先驅(qū)之一格魯什柯對(duì)別萊利曼有著十分中肯的評(píng)論,他說,別萊利曼是“數(shù)學(xué)的歌手、物理學(xué)的樂師、天文學(xué)的詩人、宇航學(xué)的司儀”。
第一章 基本力學(xué)定律
1. 碰雞蛋 2
2. 騎著木馬旅行 3
3. 常識(shí)與力學(xué)的分歧 4
4. 輪船上的較量 5
5. 風(fēng)洞實(shí)驗(yàn) 7
6. 給飛馳的列車加水 8
7. 慣性定律 9
8. 作用力與反作用力 11
9. 兩匹馬的拉力 12
10. 兩船競速 13
11. 前行的奧秘 14
12. 令人費(fèi)解的鉛筆 15
13.“克服慣性”,克服了
什么? 17
14. 車廂的運(yùn)動(dòng) 17
第二章 重要的力學(xué)公式
1. 力學(xué)公式 20
2. 后坐力 21
3. 經(jīng)驗(yàn)背離了真相 23
4. 在月球上發(fā)射大炮 25
5. 水下射擊 26
6. 地球的速度 27
7. 蹩腳的發(fā)明 30
8. 飛行中的火箭重心 32
第三章 重 力
1. 懸錘與擺 34
2. 在水中擺動(dòng) 36
3. 在斜面滑行 36
4. 傾斜的水平線 37
5. 視覺錯(cuò)誤 40
6. 水往“高”處流 41
7. 鐵棒的平衡 43
第四章 下落和拋擲
1. 日行千里 46
2. 人體炮彈 49
3. 異地破紀(jì)錄 53
4. 駛過危橋 54
5. 誰先到達(dá) 57
6. 四邊形的形狀 59
7. 彼此分離的石頭 59
8. 球飛起的高度 60
第五章 圓周運(yùn)動(dòng)
1. 向心力與向心加速度 62
2. 人造衛(wèi)星的速度 64
3. 瞬間增重 66
4. 被放棄的游樂設(shè)施 68
5. 鐵路的彎道 69
6. 傾斜的賽道 71
7. 盤旋飛行 72
8. 沒有筆直的河流 74
第六章 碰撞力學(xué)
1. 碰撞知識(shí)的重要性 78
2. 碰撞力學(xué) 78
3. 皮球跳起的高度 81
4. 槌球的撞擊 84
5. 力與速度 85
6. 人體砧板 87
第七章 強(qiáng) 度
1. 對(duì)海洋深度的測量 90
2. 懸垂線的長度極限 91
3. 最強(qiáng)韌的金屬絲 93
4. 強(qiáng)大的發(fā)絲 94
5. 抗彎的管子 95
6. 七根樹枝的寓言 97
第八章 功?功率?能
1. 認(rèn)識(shí)千克米 100
2. 恰好一千克米的功 101
3. 功的計(jì)算 101
4. 拖拉機(jī)的牽引力 102
5. 活體發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢 103
6. 100匹馬與一臺(tái)拖拉機(jī) 105
7. 機(jī)器仆人 106
8. 高高的秤桿 109
9. 亞里士多德的問題 110
10. 稻草和刨花 112
11. 誰打敗了野獸 113
12.“自動(dòng)”機(jī)械 115
13.“欺騙人的”摩擦取火 117
14.“消失”的能量 120
第九章 摩擦和介質(zhì)阻力
1. 停不下的冰橇 124
2. 關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī) 125
3. 不一樣大的車輪 125
4. 能量的去處 126
5. 順?biāo)叩氖^ 127
6. 有趣的雨滴運(yùn)動(dòng) 130
7. 下落之謎 133
8. 船比水快 135
9. 船舵 137
10. 淋得更濕 138
第十章 生物界中的力學(xué)
1. 斯威夫特的笨巨人 142
2. 河馬為什么那么笨 143
3. 陸地生物的構(gòu)造特點(diǎn) 144
4. 巨獸注定會(huì)滅絕 145
5. 人與跳蚤比跳躍 146
6. 飛行能力與體重 148
7. 昆蟲的安全降落 149
8. 樹木不能頂?shù)教?150
9. 伽利略著作摘錄 151
1.碰雞蛋
美國雜志《科學(xué)與發(fā)明》曾經(jīng)提出了這樣一個(gè)問題:兩只手各拿一枚雞蛋,并用其中的一枚撞擊另外一枚(見圖1),如果這兩枚雞蛋的硬度和碰撞的部位都一樣,那么是被撞的那枚雞蛋會(huì)碎,還是用來撞擊的那枚雞蛋會(huì)碎?
圖1 哪一枚雞蛋會(huì)被撞碎
該雜志根據(jù)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果得出結(jié)論:在大多數(shù)情況下,“運(yùn)動(dòng)著的那枚雞蛋”——也就是被用來撞擊的那枚雞蛋會(huì)碎掉。
該雜志認(rèn)為:“運(yùn)動(dòng)著的雞蛋在撞擊靜止的雞蛋時(shí),將壓力施加在對(duì)方的蛋殼上。正像我們所知道的那樣,雞蛋的外殼并不是平面的,而拱形物體對(duì)外來壓力的承受能力比較強(qiáng),但當(dāng)受力者為運(yùn)動(dòng)著的那枚雞蛋時(shí)結(jié)果就不一樣了。相對(duì)來講,拱形物體對(duì)來自內(nèi)部的壓力明顯抵抗力不足,當(dāng)雞蛋處于運(yùn)動(dòng)中時(shí),其內(nèi)部物質(zhì)同樣呈運(yùn)動(dòng)狀態(tài),在撞擊的瞬間,這些物質(zhì)從內(nèi)部擠壓蛋殼,蛋殼就會(huì)輕易地碎裂開。”
列寧格勒(今圣彼得堡)的一家頗有影響力的報(bào)紙?jiān)鲞@個(gè)問題,并從廣大讀者那里得到了五花八門的答案。在這些答案中,有一部分人認(rèn)為那枚被用來撞擊的雞蛋會(huì)碎,但另一部分人卻認(rèn)為它毫無“性命之憂”。盡管兩種觀點(diǎn)都有著極具說服力的論據(jù),但它們?nèi)慷际清e(cuò)誤的!事實(shí)上,任何論據(jù)都不可能確定兩枚雞蛋中會(huì)碎的是哪個(gè)!因?yàn)閮擅峨u蛋——無論是被撞擊的還是被用來撞擊的,都是沒有差別的。
其實(shí),強(qiáng)調(diào)哪一枚雞蛋是運(yùn)動(dòng)的或是靜止的是毫無意義的,因?yàn)殪o止或運(yùn)動(dòng)都是相對(duì)的。假如參照物為地球,我們都知道,處于星際之間的地球本身就以自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行著運(yùn)動(dòng),而位于地球上的這兩枚雞蛋無疑也同樣處于這種運(yùn)動(dòng)中,哪一枚雞蛋在星際間運(yùn)動(dòng)得更快或者更慢,我們根本無須考慮。但如果一定要以運(yùn)動(dòng)或者靜止的特征來判斷這兩枚雞蛋哪個(gè)先破碎,那恐怕就得求助于大量的天文書籍,參照處于靜止?fàn)顟B(tài)的星球,來確定這次撞擊過程中的每一枚雞蛋的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。但即便這樣也是白忙一場,因?yàn)槲覀兯吹降男乔蚨际窃谶\(yùn)動(dòng)著的,就算是這些星球所屬的銀河系,相對(duì)于其他星系來說也是處于運(yùn)動(dòng)中的。
現(xiàn)在這兩枚雞蛋已經(jīng)把我們的思路引向了浩瀚的宇宙深處,可是問題仍舊沒有解決。但這個(gè)觀察星空的過程畢竟是有意義的,它讓我們得到了一個(gè)有助于解決這一問題的結(jié)論,那就是物體的運(yùn)動(dòng)必須以另一物體作為參照物。只有當(dāng)兩個(gè)物體相互接近或者相互遠(yuǎn)離的時(shí)候才能夠?qū)崿F(xiàn)位置的移動(dòng),單獨(dú)的一個(gè)物體是沒有運(yùn)動(dòng)可言的。事實(shí)上,對(duì)于這次撞擊來說,兩枚雞蛋處于同樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),也就是說,它們?cè)谙嗷タ拷,而這也恰恰是我們的答案。這個(gè)結(jié)果并不是由我們認(rèn)為哪一枚雞蛋靜止或運(yùn)動(dòng)來決定的。
……