第2講 速度與運(yùn)動(dòng)

第二講速度和運(yùn)動(dòng)我們行動(dòng)的有多快？男子1500米世界記錄是摩洛哥的奎羅伊1998年創(chuàng)造的3分26秒00。把這個(gè)速度和普通步行速度——1.50m/s——相比較。7.3m/s:1.5m/s=4.8這兩個(gè)速度有沒有可比性？假如我們把人的正常步行速度去跟行動(dòng)緩慢的動(dòng)物，象蝸牛或者烏龜?shù)乃俣认啾?，那才有趣哩。蝸牛這東西，確實(shí)可以算是最緩慢的動(dòng)物：它每秒鐘一共只能夠前進(jìn)1.5毫米，也就是每小時(shí)5.4米——恰好是人步行速度的1000分之一！另外一種典型的行動(dòng)緩慢的動(dòng)物，就是烏龜，它只比蝸牛爬得稍快一點(diǎn)，它的普通速度是每小時(shí)70米。如果想跟每秒鐘飛行5米的蒼蠅來(lái)較量，那人就只有用滑雪橇在雪地上滑溜的時(shí)候，才能夠追得上。至于想追過一頭野兔或是獵狗的話，那么人即使騎上快馬也辦不到。如果想跟老鷹比賽，那么人只有一個(gè)辦法：坐上飛機(jī)。誰(shuí)跑的最快？速度比較表名稱速度（m/s）速度（km/h）名稱速度（m/s）速度（km/h）蝸牛0.00150.0054野兔1865烏龜0.020.07鷹2486魚13.5獵狗2590步行的人1.55.4小汽車33120騎兵常步1.76火車112.5405騎兵快步3.512.6競(jìng)賽汽車174633蒼蠅518大型民航飛機(jī)250900滑雪的人518聲速3301200騎兵快跑8.530輕型噴氣飛機(jī)5502000水翼船1760地球的公轉(zhuǎn)3*1041.08*105千分之一秒，在這樣短促的時(shí)間里能夠做些什么事情？能夠做的事情多得很！火車在這一點(diǎn)時(shí)間里只能跑11厘米聲音就能夠走33厘米超音速飛機(jī)大約能夠飛出50厘米地球，它可以在千分之一秒里繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)30米光，可以走300公里一只蚊子，在一秒鐘之內(nèi)要上下振動(dòng)它的翅膀500-600次之多；因此，在千分之一秒里，它來(lái)得及把翅膀抬起或放下一次。我們最快的一個(gè)動(dòng)作是“眨眼”，就是所謂“轉(zhuǎn)瞬”或“一瞬”的本來(lái)意思。“轉(zhuǎn)瞬”的全部時(shí)間，根據(jù)精確的測(cè)量，平均是0.4秒，也就是400個(gè)千分之一秒。它可以分做幾步動(dòng)作；上眼皮垂下（75-90個(gè)千分之一秒），上眼皮垂下以后靜止不動(dòng)（130-170個(gè)千分之一秒），以后上眼皮再抬起（大約170個(gè)千分之一秒）現(xiàn)代科學(xué)儀器究竟能夠測(cè)到多短的時(shí)間？上個(gè)世紀(jì)初：10000分之一秒；現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室：1011分之一秒；這個(gè)時(shí)間和一秒鐘的比值，大約和一秒鐘限3000年的比值相等。時(shí)間放大鏡普通攝影機(jī)每秒鐘只拍攝24張照片“時(shí)間放大鏡”每秒鐘拍攝的照片要是普通攝影機(jī)每秒鐘只拍攝照片的好多倍。巴黎的報(bào)紙有一次曾經(jīng)刊出一則廣告，里面說(shuō)每個(gè)人只要花二十五生丁一錢，就可以得到又經(jīng)濟(jì)又沒有絲毫困憊痛苦的旅行方法。果然就有一些輕率的人按址寄了二十五生丁錢去。這些人每人得到一封回信，內(nèi)容是這樣的：先生，請(qǐng)您安靜地躺在您的床上，并且請(qǐng)您記牢：我們的地球是在旋轉(zhuǎn)著的。在巴黎的緯度——49度——上，您每晝夜要跑25,000公里以上。假如您喜歡看看沿路美好的景致，就請(qǐng)您打開窗簾，盡情地欣賞星空的美麗吧。故事后果這位先生終于被人用欺詐的罪名告到法院。他聽完判決，付出所判的罰金之后，據(jù)說(shuō)曾經(jīng)用演劇的姿態(tài)站了起來(lái)，鄭重地復(fù)述了伽利略的話：“可是，無(wú)論如何它確實(shí)是在轉(zhuǎn)著的呀！”從物理的角度看這個(gè)問題：這位被告在一定意義上是正確的，因?yàn)榈厍蛏系木用癫恢焕@著地軸在“旅行”，同時(shí)還給地球帶著用更大的速度繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)。我們的地球帶著它的全數(shù)居民在空間每秒移動(dòng)30公里，同時(shí)還要繞地軸旋轉(zhuǎn)。我們什么時(shí)候繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)的更快一些：是白晝還是黑夜？車輪的謎試把一張顏色紙片貼在手車的車輪（或者自行車的車胎）上，就可以在手車（或者自行車）行動(dòng)的時(shí)候看到一件不平常的現(xiàn)象；當(dāng)紙片在車輪跟地面相接觸的那一端的時(shí)候，我們可以清楚地辨別紙片的移動(dòng)；但是，當(dāng)它轉(zhuǎn)到車輪上端的時(shí)候，卻很快閃過去了，使你來(lái)不及把它看清楚。車輪上最慢的部分我們已經(jīng)知道，行駛著的車子的車輪上所有各點(diǎn)，并不移動(dòng)得一樣快慢。那么，一個(gè)旋轉(zhuǎn)車輪上究竟哪一部分移動(dòng)得最慢呢？移動(dòng)得最慢的，不難想象是跟地面接觸那一部分的各點(diǎn)。嚴(yán)格地說(shuō)，這些點(diǎn)在跟地面接觸的