【科学故事会】无形的“力量之手”
科学故事会 消息 2025-06-30 17:36
坐电梯突然从高处下降时,你是否感觉身体好像“浮”了起来?看到台风报道时,你是否奇怪为什么台风总是转着圈移动?其实,这些看似毫无联系的现象背后,都有同一只无形的“力量之手”在操控!
忽轻忽重的体重
你一定称过体重吧,那你试过在电梯里称重吗?
悄悄告诉你,乘坐电梯上下时,秤显示的人体重量也会跟着变化哦。
会有什么神奇的变化呢?回忆一下,当你乘坐电梯,从较高楼层快速下降时,你是否会感觉轻飘飘的,好像有一双无形的手拉起了你?如果从较低楼层快速上升时,你是否又会觉得脚底沉甸甸的,好像有一双无形的手压着你?其实,这是因为你受到了“惯性力”的影响。
当你乘坐电梯下降时,惯性力和重力的方向相反,你就会处于失重的状态,体重秤上的读数就会变小;当你坐电梯上升时,惯性力和重力的方向一致,你就会处于超重的状态,体重秤上的读数就会变大。不过,一旦电梯停止,体重秤显示的就是你的真实体重啦。
是不是很有趣?你可以拿上体重秤,去电梯里试一试,验证一下哦。
被甩飞的水珠
你观察过洗衣机怎样甩干衣物吗?滚筒转得特别快时,因为有滚筒壁的阻挡,衣物都能紧紧地贴在壁上,避免被甩飞。而它们身上的水珠,就没这么幸运了,因为滚筒壁上特意给水珠预留了许多小孔,一旦它们被甩离衣物,就会被甩出小孔,排入下水道。
为啥洗衣机转动起来,就会产生这种甩飞物体的力量呢?这就好比你在游乐场里坐旋转飞椅。静止状态时,你和椅子都是垂着的,一旦机器转动起来,你和椅子也会一起转动着“飞”起来,如果不是有绳索牵扯着,你和椅子怕是都要像洗衣机里的水珠一样被甩飞啦。因为当物体做圆周运动时,由于物体想要保持原有的直线运动状态,就会产生向外甩出的趋势,仿佛被一种无形的力量控制了。这种力量,就是另一种惯性力——离心力。
▲静止时的旋转飞椅
▲转动时的旋转飞椅
爱转圈的台风
每年的夏秋季节,我们经常能在新闻报道中看到“台风”的消息。它们和我们的前进方式不同,总爱旋转着移动。更神奇的是,南北半球的台风还有着不同的转向。
图1、图2分别是南北半球的台风卫星图,请你判断一下,哪一幅是北半球的台风,哪一幅是南半球的台风。
该怎样判断呢?记住,所有在北半球的台风都是逆时针旋转的,所有在南半球的台风则都是顺时针旋转的。之所以有这样的区别,是因为一种更加复杂的惯性力——科里奥利力的作用。
由于地球绕着地轴自西向东不断自转着,就使得在北半球所有移动的物体都会向右偏斜,而南半球上所有移动的物体都会向左偏斜,气流也不例外。
不信?你可以用一个转盘实验来感受一下科里奥利力的神奇之处。在转盘静止的状态下,从斜面顶端释放小球,小球在斜面下端依旧沿着直线运动。
当转盘绕着中心逆时针旋转时,从斜面顶端释放小球,小球会向右侧偏转;而当转盘顺时针旋转时,小球则会向左侧偏转。
并不存在的惯性力
如此看来,那么多神奇现象的背后,原来都有一位“隐形指挥官”——惯性力。不过,千万别被它的名字骗了,它可不是真正存在的力!因为力是物体对物体的作用,而惯性力压根找不到施力物体。那
惯性力到底是什么呢?物体具有惯性这种固有属性,它是一种物体为了保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。而惯性力,就是当物体有加速度时,物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向,是一种科学家假想的力,为的就是更好地解释这些奇妙的现象。
瞧,科学的力量,正是将复杂的自然现象转化为可理解的规律。下一次当你发现一些有趣的现象时,不妨用科学的眼光去观察。探索永无止境,而科学,始终是我们解读世界最可靠的语言。
科学顾问 / 张汉壮(吉林大学物理学院)
特约供稿/中国物理学会《科学1小时》
来源/《科学故事会》2025年6月刊