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好奇宝宝汽车里的昆虫需不需要努力向前飞才

发布时间:2019-03-04 17:54:15

如果汽车运动的时候,虫子正在空中飞,它需要和汽车以一样的速度运动吗?——Sarah,12岁,史卓菲。

你好Sarah,这是一个很好的问题!

想象当你上车的时候,有一只虫子跟着你也上了车。

当车子开始移动的时候,椅子给的力(推力)使你和车子一起移动。不过只有在车子起动(加速)的时候,椅子才需要推着你。当汽车的速度稳定以后,你就不再需要推力了。

如果道路非常平坦的话,你就只能通过观察窗外的景物,才能判断自己是否在移动。

如果你在车子里竖直向上抛一个球,它上升后又下降。从你的角度来看,它的运动与在车子静止时没有差别。球不会被车子“落在后面”。(但请不要在开动的车子里扔球!)

这是因为车子里所有的东西都被加快(提升了速度)到同一速度——你,球,空气还有虫子。

试试这个:把一个物体绑在一段绳子上,做成一个摆。当车子加速的时候,你会发现摆与竖直方向之间有一个角,绳子会拉着物体加速向前。

但当车子匀速行驶的时候,摆又会竖直向下悬挂着,就和汽车静止时一样。匀速运动时,绳子不需要拉着物体前进。

现在让我们说回虫子。想象一只虫子飞了进来,并停在了你旁边的座位上。车座会拉着虫子和汽车一起前进。这个拉力来源于座位与虫子之间的摩擦力。汽车加速的同时,虫子也跟着加速。

但一旦车子的速度稳定下来,虫子就不需要再被拉着了,它也无法分辨车子是否在动。它可以到处乱飞,就好像在陆地上的房间里一样。它不需要为了跟上车子而向前飞。

就好像单摆一样,它不需要一个拉力或者推力使它向前。(但它确实需要在空中盘旋,不然就会掉下来了。)

但如果一只虫子飞进车里不降落,那又怎么样呢?

那样的话当车子在加速时,它确实需要往前飞一点,与车子保持一致。但它并不需要往前飞很多——与在车子外面飞且跟车子保持一致比起来,这根本不算什么。

这是因为虫子们很轻,所以空气对它们的作用也很大。汽车里的空气被汽车推着前进,空气再推着虫子前进。这种推力叫做空气阻力或推力。这种推力也许足以支撑一只蚊子,但不足以支撑食根虫。

所以如果虫子想要呆在你眼前的话,它必须要在车子加速的时候往前飞一点。但当车子匀速行驶的时候,它只需要悬停就可以了。

作者简介:

Kate Wilson

新南威尔士大学工程与信息技术学院高级讲师

声明

Kate Wilson在萨顿公立学校办了一个小学科学强化项目,并为Cengage Learning Australia编写高中物理课本。

好奇宝宝汽车里的昆虫需不需要努力向前飞才

(翻译:费哲妮;审校:刘博尧)

原文链接:

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