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當(dāng)前位置:圖書(shū)頻道 > 兒童教育 > 中外物理故事:探索物理奧妙的理想 > 第 3 章 無(wú)處不在的力學(xué)故事--難以擺脫的束縛
第10節(jié) “飛將軍”巧射石虎

西漢名將李廣驍勇善戰(zhàn),騎術(shù)和箭法都極為高超。由于軍功卓越,他被任命為右北平郡太守,負(fù)責(zé)對(duì)匈奴族的邊防。他殺敵英勇,敵人聞風(fēng)喪膽,匈奴畏服,稱(chēng)他為“飛將軍”,連年不敢再發(fā)兵南侵。

邊患雖然寧息下來(lái),但是,在北平地帶,燕山蜿蜒,草木茂密,常有猛虎出沒(méi)其間,傷害人畜。為了除滅虎害,李廣不辭辛勞,冒著危險(xiǎn),親自出動(dòng)獵殺。

一個(gè)月黑風(fēng)高的夜晚,李廣又出去獵虎。他和隨從軍士搜索行進(jìn),接近了一大片黑黑的大樹(shù)林。猛然,一陣涼風(fēng)掠過(guò),樹(shù)葉紛紛墜落。李廣警覺(jué)起來(lái),定睛望著一個(gè)隱僻角落,見(jiàn)到茂密的草叢里,伏著一個(gè)黑影,一動(dòng)也不動(dòng)。李廣暗想:“這無(wú)疑是一只伺機(jī)傷人的猛虎!庇谑,揮手示意人們隱蔽起來(lái),自己搭好箭,認(rèn)定目標(biāo),不偏不倚地射了過(guò)去,只見(jiàn)火星濺射,同時(shí),耳邊傳來(lái)重重的金屬和石塊的撞擊聲。大家奔上去驗(yàn)看獵物,原來(lái)射中的并不是猛虎,而是塊青色的臥牛石,李廣射出的箭鏃,則深深地鉆進(jìn)石縫里。大家對(duì)飛將軍的神力和技藝,贊嘆不止,無(wú)不現(xiàn)出驚訝的神色。

這個(gè)故事中,箭鏃能深深鉆入石縫中,說(shuō)明李廣射出的箭速度極高,具有很大的動(dòng)能,當(dāng)我們仔細(xì)地觀(guān)察用來(lái)射箭的弓時(shí),可發(fā)現(xiàn)它只不過(guò)是由一根彎曲的竹片和一根結(jié)實(shí)的弓弦組成,那它為什么能把箭以那么快的速度發(fā)射出去呢?而假若讓一個(gè)十分強(qiáng)壯的人用手去投擲一支箭時(shí),箭非但投不了多遠(yuǎn),而且速度很慢,根本沒(méi)有殺傷敵人的威力。難道是竹片的力量比人的力氣還大嗎?顯然不是,因?yàn)閺?qiáng)壯的士兵甚至可以把弓拉斷!

其實(shí),這一看似不可理解的問(wèn)題,我們只要運(yùn)用曾經(jīng)學(xué)過(guò)的物理學(xué)知識(shí)就可以得到解釋。牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律指出:物體所產(chǎn)生的加速度a與所受的力F成正比,與其質(zhì)量m成反比。

即:a=F/m當(dāng)一個(gè)強(qiáng)壯的士兵空手投擲一支箭時(shí),他的肩膀、手臂、手腕等部位都在使勁發(fā)力,所產(chǎn)生的力F不可謂不大。但是,這個(gè)力不僅在把他手中的箭往前推送,同時(shí)使他的手、手臂、肩膀乃至于整個(gè)上半身都在向前運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上,在以上的公式中的物體質(zhì)量m已經(jīng)不僅僅是一支箭的質(zhì)量了,而是箭的質(zhì)量加上向前運(yùn)動(dòng)的手臂和身體的質(zhì)量了。這樣一來(lái),所產(chǎn)生的加速度a=F/m就很小了。因?yàn)榧俏赵谑种械模约@得的加速度就是手所獲得的加速度,所以飛出去的速度也很小。

而當(dāng)利用弓箭發(fā)射箭的時(shí)候,弓體所產(chǎn)生的彈力雖然不如人的手臂和上身產(chǎn)生的力大,但弓弦和箭的總質(zhì)量很小,因此箭所獲得的加速度就很大,能以高速飛出,威力比用手投擲大得多,這就是為什么聰明的古人用弓箭作戰(zhàn)的原因。

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