坐電梯突然從高處下降時,你是否感覺身體好像“浮”了起來?看到臺風報道時,你是否奇怪為什么臺風總是轉著圈移動?其實,這些看似毫無聯(lián)系的現(xiàn)象背后,都有同一只無形的“力量之手”在操控!
忽輕忽重的體重
你一定稱過體重吧,那你試過在電梯里稱重嗎?
悄悄告訴你,乘坐電梯上下時,秤顯示的人體重量也會跟著變化哦。
會有什么神奇的變化呢?回憶一下,當你乘坐電梯,從較高樓層快速下降時,你是否會感覺輕飄飄的,好像有一雙無形的手拉起了你?如果從較低樓層快速上升時,你是否又會覺得腳底沉甸甸的,好像有一雙無形的手壓著你?其實,這是因為你受到了“慣性力”的影響。
當你乘坐電梯下降時,慣性力和重力的方向相反,你就會處于失重的狀態(tài),體重秤上的讀數(shù)就會變??;當你坐電梯上升時,慣性力和重力的方向一致,你就會處于超重的狀態(tài),體重秤上的讀數(shù)就會變大。不過,一旦電梯停止,體重秤顯示的就是你的真實體重啦。
是不是很有趣?你可以拿上體重秤,去電梯里試一試,驗證一下哦。
被甩飛的水珠
你觀察過洗衣機怎樣甩干衣物嗎?滾筒轉得特別快時,因為有滾筒壁的阻擋,衣物都能緊緊地貼在壁上,避免被甩飛。而它們身上的水珠,就沒這么幸運了,因為滾筒壁上特意給水珠預留了許多小孔,一旦它們被甩離衣物,就會被甩出小孔,排入下水道。
為啥洗衣機轉動起來,就會產生這種甩飛物體的力量呢?這就好比你在游樂場里坐旋轉飛椅。靜止狀態(tài)時,你和椅子都是垂著的,一旦機器轉動起來,你和椅子也會一起轉動著“飛”起來,如果不是有繩索牽扯著,你和椅子怕是都要像洗衣機里的水珠一樣被甩飛啦。因為當物體做圓周運動時,由于物體想要保持原有的直線運動狀態(tài),就會產生向外甩出的趨勢,仿佛被一種無形的力量控制了。這種力量,就是另一種慣性力——離心力。
▲靜止時的旋轉飛椅
▲轉動時的旋轉飛椅
愛轉圈的臺風
每年的夏秋季節(jié),我們經常能在新聞報道中看到“臺風”的消息。它們和我們的前進方式不同,總愛旋轉著移動。更神奇的是,南北半球的臺風還有著不同的轉向。
圖1、圖2分別是南北半球的臺風衛(wèi)星圖,請你判斷一下,哪一幅是北半球的臺風,哪一幅是南半球的臺風。
該怎樣判斷呢?記住,所有在北半球的臺風都是逆時針旋轉的,所有在南半球的臺風則都是順時針旋轉的。之所以有這樣的區(qū)別,是因為一種更加復雜的慣性力——科里奧利力的作用。
由于地球繞著地軸自西向東不斷自轉著,就使得在北半球所有移動的物體都會向右偏斜,而南半球上所有移動的物體都會向左偏斜,氣流也不例外。
不信?你可以用一個轉盤實驗來感受一下科里奧利力的神奇之處。在轉盤靜止的狀態(tài)下,從斜面頂端釋放小球,小球在斜面下端依舊沿著直線運動。
當轉盤繞著中心逆時針旋轉時,從斜面頂端釋放小球,小球會向右側偏轉;而當轉盤順時針旋轉時,小球則會向左側偏轉。
并不存在的慣性力
如此看來,那么多神奇現(xiàn)象的背后,原來都有一位“隱形指揮官”——慣性力。不過,千萬別被它的名字騙了,它可不是真正存在的力!因為力是物體對物體的作用,而慣性力壓根找不到施力物體。那
慣性力到底是什么呢?物體具有慣性這種固有屬性,它是一種物體為了保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質。而慣性力,就是當物體有加速度時,物體具有的慣性會使物體有保持原有運動狀態(tài)的傾向,是一種科學家假想的力,為的就是更好地解釋這些奇妙的現(xiàn)象。
瞧,科學的力量,正是將復雜的自然現(xiàn)象轉化為可理解的規(guī)律。下一次當你發(fā)現(xiàn)一些有趣的現(xiàn)象時,不妨用科學的眼光去觀察。探索永無止境,而科學,始終是我們解讀世界最可靠的語言。
科學顧問 / 張漢壯(吉林大學物理學院)
特約供稿 / 中國物理學會《科學1小時》
來源/《科學故事會》2025年6月刊
排版:沈 丹
編輯:林雪琪
審定:鄒 貞
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