物理之谜

人能走路之谜 在平坦的马路上，谁都可以迈开大步向前走。一个健康的人，走路并不 是什么难事，因而也没有想过，人是靠什么走路的。 听了这个问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，有的人会觉得好笑。人只要有气力，抬腿，迈步，不就 可以往前走了吗？而事实上，问题并不那么简单。请你试一个动作：挺直身 体，贴着墙站在地上。把一只脚抬起来，向前迈步，只要身体不离开墙壁， 这只脚是跨不出去的。如果抬起来的脚向前迈出去一步，那末，回头一望， 身体已经离开墙壁。这说明，身体向前移动了。 人的身体向前移动的时候，一定依靠了一种外力。或者说，是这种力推 着人前进的。如果这种外力比较小，走路就会遇到困难，比如，在光滑的冰 面上，人们就不敢迈大步，而只能小心翼翼地挪动双脚。 现在，请你回答：人走路的时候，依靠了什么力？ 人在走路的时候，后脚蹬了一下地。从物理的角度来分析，那是人体给 了地面一个向后的力，与此同时，地面也给了人体一个向前的力。正是这个 力把人体向前推了一下。 脚蹬地面，这是作用力；地面给人体一个向前的力，这是反作用力。这 个反作用力 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现为摩擦力。 在一般情况下，作用力和反作用力正好相等，因此，我们走路并不觉得 困难。可是，人在冰面上走，冰面过于光滑，给人的摩擦力要小得多。这样， 如果你仍然像在地面上走路那样使劲，向后蹬的力与摩擦力不平衡，后脚要 向后滑，人就会跌跤。 （闫金铎） 马能拉动车之谜 一听说作用力和反作用力大小相等，方向相反，人们就马上会想到它们 要互相抵销，对物体的运动不会产生任何影响。马拉车，车也拉马，用力相 等而且方向还相反，车岂不该永远动不了啦！可是实际上，马拉车跑得挺好， 这是怎么回事呢？ 大小相等，方向相反的两个力要能互相抵销，或者说二力平衡，需要一 个基本条件，就是它们要同时作用在一个物体上。但是，作用力和反作用力 是分别作用在甲、乙两个物体上的，各起各的作用，不能相互抵销。锤子掉 到脚上，脚对锤子的作用力作用到锤子上，使它停下来；同时锤子对脚的反 作用力作用到脚上，脚被砸肿了。作用力和反作用力并没有相互抵销。同样 道理，马拉车的力和车拉马的力也不能相互抵销。 那么，马拉车、车拉马的问题该怎样正确解释呢？要弄清这个问题，除 了要想到牛顿第三定律外，还要用牛顿第二定律。让我们先看车在水平方向 受到什么力（图 1），有马拉车向前的力 f1和地面对车轮的阻力 f。马在水 平方向受了什么力呢？有车向后拉马的力 f1'和马蹄向后蹬时，地面对马的 向前的反作用力 f2'（在图中，同一对作用力和反作用力用标有同数的小横 杠的箭头表示）。这四个力中，f1和 f1'是一对作用力和反作用力，它们总 是大小相等、方向相反，但因分别作用到车上和马上，所以不会相互抵销。 车为什么能前进呢？是因为它受的两个力不相等：马拉车的力f1大于地面对 车的阻力 f。马为什么能前进呢？也是因为它受的两个力不相等：它用较大 的力f2蹬地时，地对它也就产生了较大的反作用力f2'。当f2'大于车拉它的 力 f1'时，马就产生向前的加速度而起动了。消除在马拉车问题上这一类错 误想法的关键在于要理解到：作用力和反作用力是分别作用到两个物体上 的，而一个物体的运动情况只决定于此物体所受的力，与它对别的物体的作 用力无关。 有人还举出拔河为例“证明”作用力和反作用力不相等。他们说：如果 相等，两队就将永远相持不下，不分胜负了。这也是对牛顿第三定律第二定 律理解不够。两队比赛，你拉我，我拉你的力一定是大小相等的（图 2）。 但甲队向前或后移并不只决定于乙队拉它的力 F，还决定于甲队和地面间相 互作用的情况，而和它对乙队的拉力F'无关。甲队运动员训练有素，比赛时， 身体的倾斜，两腿的屈伸，双脚的摆法都合适，鞋底也比较粗糙，那他们就 可以对地面有很大的向前的蹬力F1。根据牛顿第三定律，地面对它们就同时 产生很大的向后的反作用力F1'。当这个反作用力F1'大于乙队拉他们的力F 时，根据牛顿第二定律，他们就要向后起动而取得胜利了。乙队所以失败， 是因为地面对他们向后的阻力 F2'小于甲队拉他们向前的力 F'了。除力的关 系以外，质量在这里也起很大作用。根据牛顿第二定律，质量越大，同样外 力产生的加速度越小，越不易被拉动。拔河比赛时，总是尽可能地挑选体重 大的人参加，就是这个道理。 （张三慧） 拉车比推车省力之谜 手推车，使用方便，既可以推又可以拉。请看图，推和拉的用力方向跟 水平线的夹角一样，是推车省力，还是拉车省力？ 省力不省力，主要看车轮受到的阻力有多大。因为克服了阻力，车子才 能前进。 在地面条件相同的情况下，车轮对地面的压力越大，阻力越大，阻力大 就费劲。反过来，压力小，阻力就小，省力。 推车的时候，用力的方向指向斜下方，它产生两个效果：一个分力向前， 用来克服阻力，使车匀速前进；另一个分力竖直向下，加大了车对地面的压 力，使阻力加大。 拉车的时候，用力的方向指向斜上方，也产生两个分力：一个向前用来 克服阻力；另一个竖直向上，减小了车对地面的压力，使阻力减小。 因此，拉车的时候，需要克服的阻力小，也就省力一些。 （闰金铎） 挑重担的人走路像小跑步之谜 人在步行的时候，是左右脚交替着向前的。如果说得正确些，人的步行 可以认为是一个接替一个的跌倒动作。人在站立不动的时候，从人体重心引 下的垂直线，总是在两脚形成的面积里，这叫做处于站立时的平衡状态。人 在起步向前的时候，总是身体先向前倾，使从人体重心引下的垂直线越出底 面，形成向前倾跌的趋势，接着立刻把后脚跨向前来维持新的平衡。所以我 们说，一步一步地向前走，就是作一次一次的向前倾跌。 这种倾跌趋势，跟人体的重量和跨出步子的大小是有关的。向前倾跌的 趋势越厉害，迈出的那只脚，在着地时就与地面冲击得越重，这样不但人要 感到吃力，步子也不容易跨稳。 挑着重担走路，等于人体的重量突然增加了许多，向前移步时的倾跌趋 势就很厉害。缩小跨出的步子，可以适当减小这种倾跌趋势；迅速迈出后脚， 可以防止真的跌倒。因此挑重担的人，走路的步子总是又小又急，这就成了 小跑步了。还有，挑重担时步子短促，可以使速度均匀，这样担子也可以匀 速地跟着人向前移动。如果步子又大又慢，担子就产生摆动而不好挑了。 惯性会改变之谜 物体不但平动的时候有惯性，转动的时候也有惯性。比如，花样滑冰运 动员在冰上作旋转动作，两腿停止用力以后，身子还能疾速地转个不停。这 就是转动惯性，芭蕾舞演员也常常利用转动惯性，使身子旋转起来。 进一步观察，我们还会发现，在运动的过程中，转动惯性的大小是可以 改变的。花样滑冰运动员在旋转的过程中，速度可以加快，也可以放慢。运 动员收拢双臂和悬着的那条腿，转动速度就加快；平伸双臂，腿也伸开，转 动速度明显地慢了下来。 你知道这是什么原因吗？ 平动物体惯性的大小仅与物体质量有关，质量大惯性也大，质量小惯性 也小。转动物体的惯性，不但与质量的大小有关，而且与质量的分布有关， 质量分布离转动轴远，惯性就大，质量分布离转动轴近，惯性就小。 花样滑冰运动员旋转的时候，两臂平伸，伸开一条腿的时候，身体的一 部分质量就转移到离转动轴比较远的地方，转动惯性增大，旋转速度就慢； 收拢手臂和腿的时候，这部分质量就转移到离转动轴比较近的地方，转动惯 性减小，旋转速度就明显地加快。 （潘邦桢） 比重计刻度值不均匀之谜 比重计是生产、实验中常用来测量液体密度的仪器。比重计上的刻度值 为什么不均匀分布，而是上疏下密的？ 对于图中比重计的刻度值，课本上指出：“玻璃管上的刻度值标的是液 体的密度与水的密度的比值”，表示液体密度是水密度的倍数。若设液体密 度为ρx，水密度为ρ水，比重计的刻度值为N，则N＝ρx/ρ水，或ρx=Nρ水⋯⋯ （1） 当比重计浸在水中，水面应在刻度值“1.00”处。该处作为长度轴 OX 的原点 O，比重计的 O点以下体积设为 V0，O点以下均匀玻璃管的面积设为 S0，对于一支给定的比重计，S0和V0均是定值。并设比重计的重量为G0，那 么由浮体的平衡条件可得，比重计浸在水中时：G0＝ρ水V0g⋯⋯（2） 当比重计浸在某种液体（密度ρx，ρz＞ρ水）中，刻度值“1.00”（即 零点）以下外露出液面的长度设为X（X＞0），则由浮体的平衡条件又得： G0=ρx（V0- XS0）g⋯⋯（3） 联解（1）、（2）、（3）式有 X V S N = -0 0 1 1 4( ) ( )L L 根据（4）式，描出X与N的关系如图所示（是一条渐近线）可见比重计 刻度值“1.00”以下的管长X和刻度值N间并不是线性关系。并且在N值越 大时，相同的刻度之差△N对应的管长之差△X越小，即刻度间隔越密（如图 所示）。 （姜雄华） 降落伞降得慢之谜 跳伞表演特别吸引人，五颜六色的降落伞出现在空中，运动员坠在伞下， 飘飘悠悠地往下降落。 降落伞为什么降得慢？ 甲说，根据阿基米德原理，降落伞受到空气的浮力才缓慢降落。 乙说，是空气的压强产生一个向上的作用力，托住了降落伞。 你认为哪种说法对？ 降落伞没有利用阿基米德定律，因为降落伞不论是不是张开，体积都很 小，密度比空气大，受到的空气浮力十分微小，不可能延缓降落伞的降落速 度。 降落伞下落的时候，的确受到空气压强的影响。因为降落伞在空中向下 落的时候，伞下面的空气受到挤压，密度增加，压强也就增大了。可是，伞 上方的空气稀薄，压强也小，于是伞上伞下的压强有了差别，就产生一个向 上的作用力，把伞托住。降落伞下落的速度增大，这个作用力也跟着增大， 最后，这个作用力等于运动员加伞的重量的时候，降落伞就以一定的速度缓 慢地降落。 （金学方） 铅笔不倒之谜 图中的男孩手里拿着一张窄纸条（宽二三厘米、长约20厘米），纸条的 另一端用一根直立的铅笔压在桌边。他轻轻地把纸条拉平，用另一只手的食 指打击纸条的中部，纸条从铅笔下被抽了出来，铅笔却没有倒。 这是为什么？ 食指打击纸条，纸条迅速被抽出，纸条对铅笔施力的作用时间很短，作 用效果就不明显，铅笔本身有惯性，要保持静止状态不变，所以纸条被抽出 后，铅笔也不会倒。若慢慢拖动纸条，纸条对铅笔施力的作用时间变得很长， 纸条就会带着直立的铅笔一起向前滑动，如果速度均匀，使铅笔的各部分步 调一致向前运动时，铅笔平稳向前运动也不会倾倒。可是，在实验中，很难 使速度均匀，即使纸条对铅笔施力作用时间足够长，铅笔上、下各部分向前 运动的步调很难完全一致，结果铅笔还是会倾倒。 （金学方） 小头在上的鸡蛋倒得快之谜 找两只大小相同的鸡蛋，一只大头朝上，一只大头朝下，用手扶着立在 桌上。你猜猜看，松手以后，哪只鸡蛋倒得快，而且晃动得剧烈一些？ 你可能想到，大头朝上的鸡蛋倒得快。理由很简单，大头朝上的鸡蛋重 心高，而同样重的物体，重心高的倒得快，重心低的倒得慢。 先不要肯定自己的想法，这个实验很简单，最好亲自动手做一做。一做 实验，你就会出乎意料地发现自己的想法错了。小头在上的鸡蛋倒得快，晃 动也比较剧烈。 鸡蛋大头这一端有一个气室，当大头在上时鸡蛋重心低，而小头在上时 鸡蛋重心高。同样重量的物体重心高的倒得快，而重心低的倒下得慢。因此 小头在上的鸡蛋倒得快，晃动也比较剧烈。 （邱德泉） 弯钩不平衡之谜 找一根粗细均匀的铁棍，用细线把铁棍悬起，两端平衡以后，悬线必然 通过重心。不移动悬线，悬空把铁棍一端弯成一个钩（见图）这时它还会平 衡吗？ 为了证实你的想法，请你用一根均匀的粗铁丝试一下。 铁棍不平衡了。 铁棍重量虽然没有变化，但是重心的位置却变化了。铁棍弯曲以后，重 心就不在原来的位置上，往右移了。这个实验告诉我们物体的重心不仅与重 量有关，与物体形状也有关——与重量分布的状况有关。 （闫金铎） 摩擦系数不一定小于 1之谜 不少学生认为摩擦系数总是小于1。其理由有以下几点： （1）一般情况下，人们在搬运重物时，在地上拖着走比背在身上走省力， 设重物匀速运动，因F拖＝μmg，而F拖＜mg，所以μ＜1，这是不少学生认 为μ＜1的客观基础。 （2）物理课本和一般物理参考书中所见的摩擦系数都小于1，这是不少 学生认为μ＜1的理论根据。 （3）通常教师在讲课时也讲到摩擦系数小于1，这是不少学生认为μ＜ 1的可靠保证。 然而，这种认识是一种偏见，事实上，摩擦系数可以等于 1，也可以大 于1。 1从摩擦机理看，μ可以等于或大于 1 摩擦系数主要是接触材料、界面粘染物或面润滑剂的一个特征，根据现 代摩擦力理论，摩擦是接触表面原子之间的附着力引起的，当两物体相互接 触时，首先是凸起部分表面原子相当地接近形成原子键，其强度与固体内部 使自己聚集在一起的原子键的强度相当。表面如果非常洁净、接触非常紧密， 两个互相接触的表面会粘附得非常牢固，在发生明显滑动之前出现“接点增 长”，接点面积不断增大，直到整个几何接触面积成为巨大的接触点，这时 摩擦力很大，甚至会超过正压力，摩擦系数可以等于、大于1，甚至更大。 美国 C·基特尔等著的《伯克利物理学教程》第一卷《力学》上有一表 格记载有：铜与铜静摩擦系数是1.6，橡皮与固体静摩擦系数是1.0～4.0。 以上均可表明摩擦系数可以等于或大于1。 2从摩擦系数的测定方法看，μ可以等于或大于 1 摩擦系数通常可以用摩擦角的方法测定，其方法一般是：将所要测量的 两物体中的其中一个倾斜放置作为斜面，另一个放在斜面体上沿其滑下，逐 渐减小斜面倾角θ，可以发现，当θ达到某一数值θ0时，物体匀速下滑，则 由 mgsinθ0＝μmgcosθ0， 得： μ＝tgθ0。 （1） θ0是摩擦角，测得了θ0，就可以知道此两物体间μ的值，从（1）式容 易看到： 当θ0＜45°时，μ＜1， 当θ0=45°时，μ＝1， 当θ0＞45°时，μ＞1。 由于正切函数在第Ⅰ象限的值域是（0，∞），所以μ不一定小于1，至 于μ到底是多少，则由材料性质，界面状况等而定。 （柬义福） 木棒平衡而重量不相等之谜 有一根光滑木棒，用细线通过C点把它悬起来，棒的两边平衡，木棒平 平地悬在空中。 这时，我们可以知道，木棒的重心在O点。如果过OC将木棒截成两段， 这两段木棒一样重吗？ 你可能认为，既然木棒平衡，两边的重量必然相等。 这样想对吗？ 认为两段木棒重量相等，是想当然的。所以有这样的判断，也许联想到 天平，天平两端平衡，砝码和物品质量相等。 可是，天平两个端点与中心距离相等，而在这道题里不却相等。我们可 以看到左端那截木棒的重心在O1，右边的重心在O2，这两个点与中心的距离 不相等，OO1＞OO2。 这是一个不等臂的杠杆平衡，平衡的条件是： 动力×动力臂=阻力×阻力臂 从平衡条件可以看出比较粗短的那一截木棒比较重。 你在思考的时候，应该联想到不等臂的杠杆，那就对路了。 （闫金铎） 灌满水的瓶子不易破之谜 有两个相同的玻璃瓶，一个空着，一个灌满了水，同时从相同的高度落 到地面上，哪个瓶子容易破？ 一般说重的瓶子容易破。可是，当瓶子灌满水后，瓶子里的水还有另外 一个作用，能减少瓶子的形变，反而使瓶子不容易破了。 玻璃瓶破裂，大多是由于形变引起的。空瓶子落地，地对瓶子产生一个 压力，瓶子从外向里形变，终于破裂。瓶子装满水，由于水是不可压缩的， 从而减少了形变，使得瓶子不易破裂。瓶子里装满水，再拧紧瓶盖，就更不 容易摔破了。 （潘邦桢） 大力士输了之谜 李虎长得身大力强，自认为是个大力士，常常找人比手劲。一天，班上 的小同学吴明对李虎说：“我和你比，怎么样？”李虎急忙同意。吴明拿来 一根垒球棒，自己拿着粗的那一头，让李虎拿着细的那一头，两人同时向相 反的方向使劲，结果垒球棒被吴明扭动了，李虎怎么使劲也扭不过吴明。 李虎的力气比吴明大，为什么反而输了？ 因为垒球棒两头粗细不同，他们两人不是比力大，而是比哪方的力矩大。 吴明握住粗的一头，他的力对于轮轴的力臂大；李虎握住细的一头，用 在垒球棒上的力对轮轴的力臂很小，因此，尽管李虎的劲大，他给垒球棒的 力矩却很小，所以他输了。 （金学方） 小鸟炮弹之谜 在空中，鸟和飞机相撞，已经算不上什么新闻了。在世界范围，相撞的 事故的确是成百上千。 小鸟撞上了大飞机，小鸟无法逃生那是没有疑问的。至于飞机呢？损伤 更是不轻。有一次，一只鸟把波音737飞机的机翼撞出一个两尺多大的洞。 另一次，一只大雁竟然撞破歼击机坐舱的有机玻璃，把飞行员撞昏过去。 这里有疑问：为什么肉体的小鸟竟能撞破金属的飞机呢？ 简单的回答是：因为飞机飞得太快了。这里涉及一个物理学的概念，物 体的运动速度越快，它的动能就越大，动能与速度的平方成正比，飞行速度 达到每小时1000公里的飞机，其动能十分巨大⋯⋯ 高速飞机比子弹的速度还快，应该比子弹还可怕。那么飞机撞上小鸟， 受损伤的应该只是小鸟，而现在小鸟居然撞破了飞机，好像动能存在小鸟身 上，而不在飞机上，这是为什么呢？ 思考这个问题的关键是：物体运动的速度是相对的。我们说，这架飞机 的速度是每小时1000公里，那是指它相对地面的运动来说的。因为平常大家 用到的速度大多是相对地面的运动，就没有强调这个前提。 如果两架飞机并列在空中飞行，相对地面的速度都是每小时1000公里， 从甲飞机上看乙飞机，它是不动的，也就是两架飞机彼此之间的速度是零。 如果这两架飞机是相对飞行，从甲飞机上看乙飞机，彼此之间的速度就 是每小时2000公里了。反过来，从乙飞机上看甲飞机，彼此之间的速度也是 每小时2000公里。 小鸟在空中朝着飞机飞，对地的速度假定是每小时100公里，飞机对地 的速度是每小时 1000公里。从飞机上看小鸟，小鸟飞来的速度就是 1000+100=1100公里/小时了。小鸟的速度那么高，就具有极大的能量，能够 把飞机撞坏！ 顺便说一下，在激烈的空战中，如果射来的子弹与飞机飞行的方向相同， 而且子弹与飞机的对地速度也相同，彼此之间的速度是 0，那么飞行员伸手 就可以把子弹抓在手里。 （闫金铎） 吸不上汽水之谜 我们用蜡纸管喝汽水，总以为是嘴把汽水吸上去的。其实不是，用嘴吸， 只吸走了蜡纸管里的空气，至于汽水嘛，那是大气把它压到嘴里去的。 原来，蜡纸管里的空气被吸走以后，管里的汽水受到的空气压强变小， 而瓶子里的汽水受到的压强是大气压强，这两个压强有差别，大气就把汽水 压到嘴里去了。 如果汽水瓶口盖一个塞紧了的软木塞，木塞中插着一根玻璃管，那末， 你从玻璃管里吸汽水，顶多只能吸几口，就再也喝不到瓶里的汽水了。这个 道理也简单，因为大气无法进入汽水瓶，大气也就无法把汽水压到嘴里去了。 不拔掉瓶塞，还能喝到汽水吗？ 吸不上来，能不能吹上来？ 对着玻璃管向瓶子里吹气是个办法。 吹气，增加了瓶内的气体，提高了瓶内气体的压强。瓶内的气体压强变 大以后，就会把汽水从玻璃管里压出来，这时，只要嘴不离开玻璃管，就能 喝到汽水。 往瓶里吹的气越多，压强增加得越多，就可以顺利地喝到汽水。喝掉一 些汽水以后，瓶内的气体体积变大、压强降低，就喝不到汽水了。再吹气， 又能继续喝到汽水。 （潘邦桢） 石头拉不上去之谜 有一个人，人瘦力气大。他体重只有50公斤，却能抱起七八十公斤石头。 现在有一只定滑轮，上面悬挂着一条绳子，绳子的一端拴着一块60公斤 重的石头，请问，这位冠军用力向下拉绳子的另一端，能不能把石头提上去 呢？ 在有定滑轮的地方，你可以自己试一试：能不能通过定滑轮提起比自己 重的东西？ 使用定滑轮，改变了力的方向，这种情况，有点类似拔河比赛，起决定 作用的不是他的力气，而是他的体重。当运动员竖直地向下拉绳子时，绳子 也以同样大小的力向上拉运动员，当运动员用等于或稍大于50公斤的力拉绳 子时，绳子也以同样的力拉他，这时显然石头没被提起来，而运动员却被提 起来离开了地面。要把60公斤重的石头提上去，他的体重必须大于60公斤 才行，因此，一位体重只有50公斤的人尽管用尽了力气，也只能两脚悬空， 挂在绳子上，石头还是一动不动。 （邱德泉） 提不起自己身体之谜 张飞是一员猛将，有人问他：“你力气大，你能不能把自己从地上提起 来呢？”他抓住头发使劲向上提，怎么也不能把身体提高一寸。 就算抓头发不是办法，换个办法，用手抱住自己的身体向上用力，任何 人也无法使身体离开地面。 还有一种类似的情况：人坐在车上，用绳子拉车，不能使车前进；车向 前行驶，人在车上拉紧拴在车上的绳子，车也不会停下来。 这是说：一个物体只靠内部的相互作用，不能改变物体重心的运动状态。 可是，骑自行车刹车的时候，闸皮紧紧抱住车轮的瓦圈，车就停了下来。 那末，能不能说“只靠闸皮和车轮的瓦圈，就使自行车停了下来呢？” 骑自行车，手捏车闸，车就停下来，不仅仅是闸皮和车轮相互作用的结 果，也是车轮与地面摩擦力增大的结果。车轮原来与地面是滚动摩擦，刹车 后变为滑动摩擦，摩擦力加大以后，车才停下来。 这也是说明，只靠闸皮和车轮，自行车是停不下来的，还是依靠车轮和 地面的摩擦力。 如果可以借用外部条件，那末，张飞双手拉住双杠，就可以把自己的身 体向上提起。 （金学方） 木块不下沉之谜 小明捧着鱼缸走进了电梯。电梯开动的时候，觉得自己的身体往下坠， 鱼缸的重量也好像增大了。小明知道，这就是超重：在向上作加速运动的时 候，物体的重量大于静止时的重量。在电梯里，向上加速快的时候，是可以 感觉得到超重。超重最突出的例子还是在航天飞机里，开始向上飞的时候， 超重现象特别明显。 不过，现在小明想的是一个奇怪的问题：“超重的时候，鱼缸里的鱼体 重也增加了，鱼会不会下沉呢？”他接连坐了几次电梯，看到超重的时候， 金鱼仍然在游动，看不清是不是下沉了。 这个奇怪的问题，一直在小明头脑里转。既然鱼缸里的金鱼会游动，那 就改用不会游的木块，他想，在鱼缸里灌满水，上面漂一大块木头，使水面 与鱼缸的边相平，鱼缸下边垫一个盘子可以接水。电梯开动的时候，木块超 重下沉，那么，就会从鱼缸里溢出一些水来。 他用这个办法在电梯里试了几次，都没有水溢出来。他想来想去，怎么 也想不明白，木块肯定有超重，可是为什么不下沉呢？ 我们在分析这个问题的时候，要注意一个情况，木块、鱼缸里的水都在 同一部电梯上，木块超重的时候，水也超重了。水超重，就意味着浮力增大 了。 在超重的情况下，阿基米德的浮力定律仍然有用，一件东西在水里受到 的浮力，等于它所排开的水的重量。木块受到的浮力等于木块本身的重量， 也等于它所排开的那一部分水的重量。木块增加多少重量，它所排开的那一 部分水也增加多少重量。所以，木块仍然保持平衡，不会向水中沉下去。 （潘邦桢） 轮船入海所受浮力不变之谜 对于这个问题，不少同学都认为：“这太容易了。”他们回答：“浮力 变大了。” 问理由，他们还有好几条呢！ 有的说：“海水的密度比淡水大，根据浮力的公式F=ρgV，密度大的液 体对物体的浮力也大，所以轮船在海水中所受的浮力大。” 有的说：“轮船在海水中吃水要浅些，这就足以证明轮船在海水中所受 的浮力要大些。” 有的说：“海比河深，水越深，物体所受的浮力越大。” 下面我们来分析这个问题。 我们知道：浮在液面上的物体受到的浮力等于物体的重量，如果用G表 示物体的重量，用F表示物体所受的浮力，则有F＝G。 既然轮船不论在淡水中，或是在海水中的重量是一样的，那么它所受的 浮力也应该是不变的。 轮船在海水中吃水浅了，又怎样解释呢？ 根据阿基米德定律，可分别写出轮船在淡水中和在海水中所受浮力的表 达式： F淡水=ρ淡水g·V船浸入淡水的体积 F海水=ρ海水g·V船浸入海水的体积 ∵ρ海水＞ρ淡水，而F淡水=F海水=G ∴V船浸入海水的体积＞V船浸入淡水的体积 即轮船在海水中吃水浅了。 同学们不要把物体所受浮力的大小与物体的浮沉问题混同起来。决定物 体所受浮力的条件有两个：一个是浸入液体或气体中那部分物体的体积，另 一个是液体和气体的比重。物体的重量对浮力是没有影响的。决定物体沉浮 条件的是物体所受的重力和浮力的大小，而当物体浮在液面上时，物体受到 的浮力等于重力。 错误认为“水越深，浮力就越大”，是由于没有搞清浮力的物理意义， 把浮力跟水的压强混为一谈了。混淆了浮力公式 F＝ρgV与压强公式 P＝ρ gh的区别。其实，水对物体的浮力（F）总是等于物体排开水的重量（ρgV）， 跟水的深度（h）无关。 （陈玉书） 用弹簧秤“称”出茶杯容积之谜 对本文的标题你一定觉得很奇怪：弹簧秤是测力的工具，又如何能测出 茶杯的容积呢？是标题错了吗？别着急，你仔细地想一想、做一做，会得到 不少启发的。 要解决用弹簧秤称茶杯容积的问题，先看看这样一道题吧：在重量为4.9 牛顿的玻璃杯中装满水，而后称出杯与水的总重量为11.76牛顿，求水的体 积是多少毫升。 首先求出杯子的质量以及装满水后水和杯子的总质量。 由 ＝ ，得 。G mg m = G g 所以，玻璃杯的质量 （千克）。杯 杯 m = G = 0.5 g = 4 9 9 8 . . 水和杯的总质量为： （千克）。总 总 m = G g = 11.76 9.8 = 1.2 那么，杯中水的质量是：m水=m总-m杯＝1.2- 0.5＝0.7（千克）。 0.7千克的体积是多大？这可以通过水的密度去找答案。 由ρ ，得 。 所以 ＝ × ＝ × （米 ） （ ）。水 水 水 = m V V = m V 0.7 10 = 700 ml-3 3 r r m = 0 7 1 0 103 . . 由于杯子中装满了水，所以水的体积的大小，也就等于杯子的容积。 到此，你对“用弹簧秤称出茶杯的容积”不会再怀疑了吧？这种测量方 法叫做间接测量。其实，有不少东西是无法直接测量的，如大气压等，对那 些不能直接测量的物理量就只能使用间接测量的方法。最后，请你把用弹簧 秤测出茶杯容积的实验 步骤 新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤 写出来。 （亦木） 水面下降之谜 在一个不大的水池的水面上，浮着一只小船，船上除了坐着一个小孩外， 还载着许多石块，这时水池内的水面已经与池边沿相平，若再加一点水，水 池中的水就会溢出。这时让船上的小孩将船内的石块轻轻投入水中，水池中 的水面是上升，是下降，还是不升不降？ 水面将下降。 我们可以这样思考问题：先从船中取出质量为1千克的石块放到岸上。 这时由于船中减小了1千克的石块，船的总重量减小了9.8牛顿。据阿基米 德定律，船排开水的重量也减小了9.8牛顿，排开水的体积是 10-3米 3，水 面下降了一定高度。当我们再把1千克石块重新投入水时，由于石块有一定 体积，水面将回升，但是由于石块密度比水大，1千克石块的体积必小于10-3 米 3，所以水面回升的高度比刚才水面下降量小，因此总的说来，水面下降。 （潘邦桢） 口袋轻重之谜 有两个相同的塑料口袋，一个充满空气而鼓了起来，另一个把空气排出 去折叠起来。想想看，哪个口袋重量大？ 小刚说，充满空气的塑料口袋，除了口袋的重量还包括空气的重量，所 以它的重量较大。 小方想了想说，在空气中称塑料袋的重量时要考虑空气的浮力，鼓起来 的塑料袋受到的浮力大，所以，它的重量小。 小明最后说，鼓起来的塑料袋，虽然增加了空气的重量，同时也受到空 气的浮力。根据阿基米德定律，增加的空气的重量与受到空气的浮力相等， 所以两个塑料袋不论是充满空气还是把空气排出去，它们称得的重量是相等 的。 请你给他们三人当个裁判，谁的说法对？ 小明的说法是正确的。 一般来说，塑料口袋内外的空气压强总是相等的，他的说法成立。 如果口袋里的空气被压缩，空气压强升高，这时，空气的重量比空气的 浮力大，口袋就会变得重一些。 （邱德泉） 挑担子要把绳子放长一些之谜 对挑担子有经验的人，他一定喜欢把两头的绳子放长一些，这样做可使 担子挑得比较稳，并且走起来脚步也不须跨得很急。这是为什么呢？ 挑着重担走路的人，当把后脚提起向前跨的时候，总感到身体有向前倾 跌的趋势。经验证明：这种向前倾跌的趋势越大，脚步就跨得越急，也就是 说，从后脚离地到跨前着地的时间就越短。经验还证明：这种向前倾跌的趋 势与担子的重量和重心的高低有关，担子越重，重心越高，这种倾跌的趋势 就越大。放长绳子就是降低担子的重心（实际上是降低了人和担子的整体重 心），也就是减小了跨脚时的倾跌趋势，因此脚步就不须跨得很急，人就感 到舒适得多了。 还有，一个人在走路的时候，总是左脚一步、右脚一步地前进；左脚跨 步时右脚单独支持全身的重量，右脚跨步时左脚单独支持全身的重量。在转 换左右脚支持全身重量时，为了防止向左右倾跌，人的肩头总在作很小的左 右摆动。 挑担子的人，随着肩头的摆动，扁担也在振动，吊在扁担两头的东西也 要跟着扁担头向左右摆动。如果肩头的摆动和挑着的东西的摆动合了拍（科 学术语叫共振），东西就摆动得很厉害，这样会使挑担的人累得像喝醉了酒 一样，歪歪倒倒，无法顺利前进！ 物体来回振动一次所经过的时间叫周期。肩头振动的周期决定于跨步的 快慢；担子振动的周期决定于绳子的长短，绳子越长周期越大（用1米长的 绳子吊着的东西摆动周期差不多是2秒多钟）。实验证明：当担子振动的周 期和肩头振动的周期相差不大的时候，就要发生共振现象。放长绳子就可以 加大担子振动的周期，使它比肩头振动的周期相差较多，而不致发生共振现 象。 但是，在崎岖不平的路上或在山地上挑担，绳子就不宜放得过长，否则 担子会经常碰撞地面，使人东倒西歪，失去平衡。因此，决定绳子的长短， 还要考虑地形等因素。 挑水时在水面上放一片木板或叶子之谜 没挑过水的人，挑起一担水，开头走几步还好，多走几步就不行了，桶 里的水摇来晃去泼天泼地的，挑到目的地，恐怕一桶水，只剩下大半桶了。 如果我们在水面上浮一块木板或一张荷叶，挑起来就平稳得多，桶里的水也 不是那么容易泼出来了。这是什么道理呢？ 原来挑着担子走路，人和扁担都要振动，桶里的水也要随着振动。最初 水的振动幅度不大，不过是水面有些摇晃，等到后来，桶里的水振荡得与人 的步伐合拍了，水就振动得非常厉害，以致溅出桶外，这就是共振现象。在 水桶上放一块木板或一张荷叶，水在振动时，就必须带着木板或荷叶一起振 动，这样大大地减小了振动幅度，水就不会溅出来了。 雾中跑步对健康无益之谜 早晨，常常可以看到许多人为了身体的健康而进行跑步锻炼，如果遇上 了有雾的早晨，跑步对身体的健康还会有益吗？这要从雾的成因分析。 雾是飘浮在低空中的细小水珠，它是由空气中的水蒸汽达到饱和状态时 凝结而成的。从热学知识可知，气体的液化必须具备两个条件：一是要在一 定的温度下进行。白天由于气温较高，地球表面的水通过蒸发进入大气，到 了夜间，由于气温降低，空气中大量的水蒸汽变成了饱和蒸汽，但要凝结， 空中还需要有浮尘，倘若无浮尘存在，水的饱和蒸汽压再高，也无法疑结成 小水珠，雾也就不能出现。可见，空气中的浮尘在雾的形成中起着凝结核心 的作用，这就是气体液化必须具备的第二个条件是要有凝结核心。 为什么气体在液化时要有凝结核？我们知道，液体蒸发过程中，饱和蒸 汽压除了随温度的升高而增大外，还和液滴的弯曲程度有关，曲率半径越小， 液体越容易蒸发，饱和蒸汽压也就越大。因而在相反的凝结过程中，饱和蒸 汽要凝结成液体，除了降低到一定温度外，还需要有个凝结核，也就是需要 有个凝结半径，对应于一个饱和气压，就应有一个临界半径γc，当γ＞γc 时，蒸汽对半径为γ的液滴未达到饱和，因而液滴要继续蒸发，饱和蒸汽压 就要增大，而液滴半径γ却随之减小，这样液化就无法实现。虽然水的分子 可以作凝结核，但水分子的半径γ远远小于γc，无法形成液滴，也就无法形 成我们所能看得见的雾。只有当γ＞γc时，蒸汽对半径为γ的液滴呈现过饱 和状态，所以发生凝结，空气中的浮尘要比水分子大得多，以它为凝结核心， 饱和水蒸汽就能液化而形成雾。 综上所述，在雾的形成中，空气中的浮尘是不可缺少的凝结核，这种凝 结核既可以是与水蒸汽相同的物质，也可以是其他微粒，例如尘埃、病原微 生物等。由于大气的污染，在形成雾的小水珠中，还可能会有各种酸、碱、 盐、胺、苯等有害物质，特别在城区，由于大气污染较重，雾中所含的有害 物质相对多一些，因此在有雾的早晨跑步，大量吸入这些有害物质，会影响 身体的健康，重者还会引起喉炎、气管炎或其他过敏性疾病。 （周如虹） 公共汽车后面窗子不打开之谜 当正在疾行着的公共汽车驶过时，后面总是飞扬起滚滚的尘土，当汽车 走远时，尘土也就随着消失，这是什么道理呢？ 鱼儿生活在水里，我们生活在空气的海洋里。小鱼儿在茫茫的大海里游 泳时，水面不会起什么波浪，如果大鲸游来的时候，就会激起滚滚的浪花。 由于鲸的身体很大，它要占据许多地方，当它往前游的时候，它所离开的地 方就会有水补充进来，因此在鲸的尾部常常出现巨大的浪头。 人们要占据一定的空间，人所占的地方，这里的空气也要被人体所排开， 但是人的体积比较小，行动又不像汽车那么快，所以并不感到什么。当比人 体大好多倍的汽车开来时，它要排开同体积的空气，车子飞快地前进着，在 车身刚经过的地方就要有空气来补充，因此空气就由两旁和后面向这个地方 涌来，而形成一股涡流，空气的涡流带着马路上的灰尘，紧跟在车子后面， 卷起一个大灰柱，这就是我们常看到的汽车后面飞扬的尘土。这时候，如果 我们把汽车后面的窗子打开，那么空气必然带着尘土，一个劲儿地往车厢里 挤，因此公共汽车后面的窗子，大多是不打开的。 宇宙中物质密度之谜 宇宙中天体的密度是多种多样的。我们居住的地球的平均密度是 5.5 × 103千克/米 3。有的天体密度比地球小，有的天体的密度则大得惊人！地球 的密度也是不均匀的，由地壳到地核，密度逐渐增大。地壳（厚度5—70千 米）的平均密度约为 2.7×103千克/米 3；而在地幔（深度达到地面以下2900 千米）密度为 3.3—5.7×103千克/米 3；在地核（从地面以下 2900千米直 到地心）密度为10—17×103千克/米 3 太阳是一个炽热的球，它的质量相当于地球的130万倍，但太阳的密度 却比地球小，只有1.41×103千克/米3。宇宙中各种恒星的密度相差很大， 有的恒星密度小到只有太阳密度的几亿分之一，有的恒星密度可达到太阳密 度的几十万亿倍。自 60年代以来，天文学家陆续发现了一些中子星。这些天 体都有惊人的密度，根据计算，一个直径10千米的中子星，每立方厘米的质 量可达几亿吨！ 人造卫星发射讯号能量来源之谜 地面上把各种信号送到很远的地方，需要有强功率的发射设备，和强大 的电源。发射功率越大，所需的电源功率也要相应增大，一般来说，就要增 加电源的体积和重量。这在地面上关系是不太大的。但是对于人造卫星来说， 就不是那么简单了，又笨又重的电源会给卫星的发射增加困难。 那么卫星上的电台用的是什么样的能量呢？人造卫星发射无线电讯号使 用的是电池。目前使用在人造卫星上的电池有两种，一种是化学能电池，一 种是太阳能电池。有的卫星是采用化学能电池供电的，供电的时间有一定的 期限，当电池能量消耗完了，卫星也就不再发送讯号了。有的卫星是采用两 种电池组联合使用的方法。在卫星外表面上密集地排列着一组光电池，它是 由一种半导体制成的，能将太阳光直接转换成电能。这样多个元件组成的电 池组，发电功率比较大。太阳能是取之不尽、用之不竭的，但是由于卫星绕 地球运行，有时会进入地球的阴影之内，阳光被地球遮隔，这时太阳电池就 会立即停止工作，但是卫星上的电台、仪器决不能因此而断电，这时就可采 用另一组电池——一种类似镉镍电池的蓄电池来供电，它是可以用光电池反 复进行充电的。这样，太阳电池和蓄电池联合使用，就能不间断地给卫星供 电。 子弹杀伤力之谜 一粒小小的子弹，砰的一声飞出枪口，可以贯穿敌人的胸膛。子弹杀伤 的威力是从哪里得到的？实际上，子弹贯穿目标的过程就是它做功的过程， 因为快速运动的子弹能够克服阻力，深入到目标的内部。这样说来，运动的 子弹具有杀伤力，是因为它具有做功的本领。 物体具有做功的本领，我们就说它具有能量。任何运动的物体所具有的 能量，我们称之为动能。运动着的子弹具有动能，也就获得了杀伤的威力； 处于相对静止的子弹没有动能，因而也就没有杀伤力。 很早以前，人们就利用运动的物体为人类做功。到了17世纪，有人把长 期积累的经验上升为理论，并且得到动能 的计算公式，式中 表示= 1 2 mV m2 物体的质量，V表示物体运动的速度。这个公式告诉我们，运动的速度越快， 物体的动能越大，因而物体做功的本领越大。下过矿井的同志都知道，在井 下是禁止在井口的正下方停留的。因为如果恰好井口有石块落下（那怕是很 小的一块），当石块到达井底时往往可以得到每秒几十米的速度，这虽然比 不上子弹的威力，但对造成工伤却是绰绰有余的。 有趣的是，速度是一种具有相对意义的概念。这就是说速度的大小是相 对的，主要是看你针对谁说的。例如，你坐在一辆行驶的列车上，相对于车 站，你与列车同速前进；但是针对车厢和你的座位，你却处于相对静止。进 一步讲，假如你在车厢里用每秒2米的速度向前走，那么在车站上的人看来， 你的速度应当是火车的速度再加每秒2米。 既然动能的大小是由相对速度决定的，因而动能也就具有相对的意义。 子弹对于静止的或低速运动的人具有杀伤力，但是如果有人和子弹同速同方 向运动，那么子弹和他处于相对静止，对于此人来说，子弹没有动能，可以 随手捻来。如果此人是和子弹同速反方向运动，那末子弹的相对速度就大了 一倍，其动能也相应地增加了三倍。有谁会想到，空中的飞鸟会成为现代喷 气式飞机的大敌，是现代机场上空飞机失事的祸因之一。在飞机起飞和降落 的过程，慌乱的鸟群便在迎着飞机飞翔的时候获得了很大的相对速度（等于 飞机速度与鸟速之和），结果他们像炮弹一样冲进飞机的发动机，或撞毁飞 机的其他部分。1961年9月一架大型客机由美国芝加哥机场起飞，结果遇到 雁群，一只大雁竟击穿了机头蒙皮和密封隔板，并打坏了仪表板，飞机只好 迫降。因此，飞鸟的问题已引起航空界的很大注意。 人类利用动能从事生产已有很久的历史，人们利用风（流动的空气）推 动帆船前进，利用风车提水，利用水流的动能磨面。在现代，人们则更有效 地利用风或水流的动能去发电。 子弹在做功之后要停止下来，水流在做功推动水轮转动之后，流速便平 缓下来。一切具有动能的物体在做功之后，它原有的动能便会减少甚至完全 丧失。相反，当我们推动小车的时候，小车会因此而得到动能。简单地说， 就是物体对外做功，它的动能便减小；外力对这个物体做功，它的动能便增 加。 （何艾生） 发射人造卫星一般要顺着地球自转方向之谜 跳远先要跑一段路，跳高也要先跑上一段路。至于赛跑的人，在到达终 点以后，总会冲出一段路。这是因为有一种惯性把身体向前推去，要是脚突 然停住，准会摔倒。跳远和跳高，也是利用了这一惯性，以便比静立着跳得 更远，跳得更高。 我们有一句话叫做“逆水行舟”，表示事情不容易，要用力量去克服； 还有一句话，叫做“顺水推舟”，意思和前一句相反。舟是一样的，一个逆 水，一个顺水，人们所花的力量却不同了。 发射人造卫星之所以要顺着地球自转的方向，道理正跟跳远、跳高和顺 水行舟一样，就是要借一股外力，这股外力不是别的，是地球自转的速度。 地球由西向东自转，这是大家知道的，可是究竟转得多快，又有多少力 可以借呢？地球自转的线速度并不是全球各点都是一样的，越近南北极，线 速度越慢；越近赤道，线速度越快，这就跟唱片在留声机上转动一样，同样 转一周，外圈跑的路长，里圈跑的路短。在南北极的中心点上，速度几乎等 于 0，可是在赤道上，线速度竟快到每秒 465米。所以只要不是在两极的中 心点上，在地球的各处，都有不同程度的地球自转的外力可借。 发射人造卫星和宇宙飞船，当然首先要依靠火箭本身的推力，可是如果 火箭在赤道上发射，那么因为有每秒465米速度的外力可借，火箭的推力略 为小一点点，问题也还不大。纬度越高，能借的外力越小。 所以，发射人造卫星，一般都要借用地球自转的这一股力。当然，如果 发射火箭的推力大到足够的程度时，就不一定要借用地球自转的外力了，人 们尽可以按照需要向任何一个方向发射。 人造卫星发射时穿过大气层不会烧掉之谜 为什么流星穿过大气层被烧掉，而人造卫星发射时也穿过大气层，却没 有被烧掉呢？ 流星穿过大气层前，本身就具有一定的速度。在地球强大的吸引力作用 下，流星越靠近地球，地球对它的引力就越来越大，因此它的速度迅速地增 大，最后能达到每秒20到70公里。流星以这么高的速度在大气层中运动， 受到了巨大的摩擦力，使流星达到几千度的高温，足以烧掉流星。 人造卫星发射前，相对于地球的速度为零，在发射过程中还要不断克服 地球的引力，开始的速度很慢，以后逐渐增加。在目前技术条件下，第一级 火箭发动结束后才增加到每秒二至三公里。这时卫星已经离地面 50到 100 公里高，那里的大气密度还没有地面的千分之一。当卫星进入轨道时，速度 达到每秒7.9公里以上。可是由于高度更高，大气更加稀薄了。所以，在人 造卫星发射过程中，虽然由于空气摩擦而产生的温度相当高，但比流星穿进 大气层时的温度要低得多，所以不会被烧掉。但尽管这样，还是要用耐高温 的合金来做火箭的外壳。为了减少人造卫星与大气层的摩擦，还采取了下面 措施： 1.卫星和火箭的联结总体的外壳，要造得尽量光滑，以减少大气的阻力。 2.与前进方向垂直的火箭横截面越大，受到的阻力就越大，因此火箭要做成 细长的。3.发射卫星时，为了尽快脱离最浓密的低层大气，一般采用垂直于 地面，或基本垂直于地面向上发射的方法。 人造卫星发射穿过大气层时不使其烧掉用的是这些办法，那么宇宙飞船 返回地球穿过大气层时用什么方法不让它烧掉呢？一般都用这些方法：当飞 船返回地球，将要进入大气层时，飞船向前进的方向喷气，就像喷气飞机那 样，不过是向前喷，不是向后喷，使飞船的速度减慢。这时飞船开始下降， 当它进入大气层时，不是像一块石头那样笔直地从几百公里高空直冲下来， 而是逐渐转成一个弧形很大的下降轨道，斜着飞下来，一般要绕着地球飞行 半圈以后，再打开强大的降落伞，这时飞船就可以缓慢而安全地落到地面了。 人造卫星可以转播远地电视之谜 一架普通收音机，除了能收听本地电台的广播，还可以收到一些远地电 台的广播。然而，电视机一般只能接收本地电视台的节目，稍远一点，例如 一二百公里以外的电视台，播送出来的节目就接收不到了。如果要使电视广 播能被更远的地方收到，就要设置中继转播站来转播。 那是因为在地球大气的上层，有一个“电离层”，里面含有许多带电颗 粒。它能够反射短波波段的无线电波，所以普通收音机可以收听到远地电台 的广播。而电视广播发出的电波是超短波，波长通常只有几米。这样短的无 线电波，不能被电离层反射，只会穿过电离层或者被电离层吸收掉，因此， 它只能直线式地传播。同时，又由于地球的孤形表面会把这种电波遮断，因 而远地的电视节目就无法收到了。 当然，我们也可以采取加高电视发射台天线的方法，来扩大播送的距离， 但是即使用几百米高的天线，传播范围也只有100多公里。为了解决这个问 题，可以设置一些中继站，在中继站中装置一套电视收发设备，一方面接收 电视台发来的电视，另一方面转发出去，一站一站地把电视节目传到远方去。 利用特制的人造地球卫星作电视转播，这种卫星叫做通信卫星。这种通 信卫星可以发射到离地面几百到几万公里的高空。人们把电视信号通信发射 出去，穿过电离层，到达卫星上。卫星上设有电视转播台，它把地面电视台 的广播信号接收下来，加以放大，然后再向地面发射回来。利用通信卫星转 播电视信号，可以不受距离的限制。凡是面对卫星的地面，都可以收到它所 转播的电视节目。 例如所谓“24小时卫星”，就是把一颗卫星放到地球赤道上空约4万公 里处，以地球自转相同的速度自西向东转动，那么从地面上看起来，它永远 悬挂在天空中一个固定的位置。如果发射三个这样的卫星，彼此角距120度， 那末用它们来转播电视信号，并彼此转播所收到的电视信号的话，转播的范 围几乎可遍及全球了。 澳星发射与火箭“刹车”之谜 “新华社西安3月22日电，中国卫星发射测控系统部驻澳星发射现场发 言人在此宣布，澳大利亚通讯卫星在今晚6时40分发射时，因运载火箭点火 后，一级发动机推力不正常，实施紧急关机。其原因正在查找之中，目前， 卫星、运载火箭和发射设施均处于安全状态。” 这则来自新华社短短100多字的电讯稿引起了海内外各界人士的极大关 注。这次澳星发射尽管失败了，但是，人们对“长征—2号E”火箭点火异常 后，居然能在几秒内及时“刹车”却留下了深刻印象。 此次澳星发射点火时，一级箭体的一台发动机在工作数秒后，莫明其妙 地自行关闭，导致火箭推力不正常。据现场录像，火箭点火后曾向上“轻微” 弹起。后经检查表明，火箭的一个支撑脚发生偏移，就差一点，火箭将发生 倾倒。 事故发生后，火箭工程技术人员经过近一个月的检查分析，确认故障原 因是助推发动机点火后，一、三助推器发动机氧化剂副系统断流活门电爆管 误爆，使一、三助推器发动机关机。而电爆管误爆，是由于点火控制电路中 的程序配电器的一个控制接点上有微量铝质多余物，接点闭合后产生高温引 起爆燃，使上述电爆管误爆。如果不是火箭的安全保障系统及时“刹车”， 那么运载火箭还差几吨推力就会起飞，后果不堪设想。 世界上能够用火箭发射卫星的国家屈指可数，各国都有自己的“刹车” 绝招，总的来讲不外乎两种：一种是程序控制式，一种是抓持式。程序控制 式的原理大致如下：所有火箭上的发动机从点火到达额定起飞推力时均需要 一定时间，如果到了一定时间，而火箭未起飞则证明火箭推力不正常。于是， 人们可以在程序中设定一段延时，如果延时过后，火箭仍未升空，则立即关 闭所有发动机。抓持式的原理是：用一些巨形“机械爪”将待发射的火箭抓 住，然后进行点火，当检测到火箭推力正常后，再松开“机械爪”使火箭升 空，如果此时发现火箭推力不正常则可从容不迫地关闭所有发动机。我国采 用的是程序控制式，西方一些国家采用的是抓持式。 采用程序控制式的困难在于，第一，程序中的延时不好确定；第二，火 箭在延时中就可能由于其各发动机之间的不平衡推力所产生的力矩作用而倾 覆。采用抓持式，虽然可以避免程序控制式的弊病，但是“机械爪”之间的 同步问题同样也会在火箭发射时带来麻烦。假如，当其它“机械爪”都松开 了，而唯有一只“机械爪”因出现故障而按兵未动，那么火箭倾角马上会发 生变化，严重的会导致箭体爆炸。 我国这次火箭“刹车”技术的首次使用成功，保护了数亿美元的火箭、 卫星及发射台，避免了一场大灾难。正如海外的一篇专稿中指出的那样：“长 征火箭发射澳星上天失败，但无意中向国际航天界透露了中国航天技术的一 项‘秘方’——火箭刹掣技术。” （蔚文江） 飞机隐身术之谜 在谈飞机的隐身术之前，先要谈谈雷达。雷达是一种利用无线电波搜索 目标和测量其位置的设备。雷达的构造虽然复杂，但它的基本原理是好懂的， 打个比方就明白了：你站在山谷里，对着高山大喊一声，过一会儿你就会听 到回声。如果你把从发声到听到回声的时间计算出来，你就可以根据声音传 播的速度，算出高山离你有多远。 雷达的工作原理也是如此，所不同