于金梅
怪異的小氫氣球
我們知道,任何物體都有慣性,都想保持現(xiàn)狀,除非受力。例如坐在汽車?yán)?,汽車向前開動(dòng)了,我們的身體隨著座椅啟動(dòng)了,但是上身還會向后仰一下。汽車向右拐彎了,我們的身體會自動(dòng)地向左偏。這些情況我們已經(jīng)司空見慣,誰都不會感到驚奇。
但是,當(dāng)一個(gè)平淡無奇的小氫氣球被絲線拴在汽車地板上時(shí),它的運(yùn)動(dòng)就顯得怪異了!它的怪異甚至被很多人認(rèn)為它是個(gè)外星氣球。
那么,它到底有什么怪異行為?
汽車一起步,車上任何不固定的物體都會自然向后仰一下,但小氫氣球卻是向前沖,差點(diǎn)撞到汽車前面的玻璃!汽車遇到紅燈剎車了,車上任何能運(yùn)動(dòng)的物體由于慣性還會向前沖,而小氫氣球卻向后退!汽車行駛途中向左拐彎,車上的人都有向右偏的趨勢,但是小氫氣球不但不向右偏,反而朝汽車的左側(cè)玻璃撞去!
氫氣球不但沒有了普通物體都有的慣性,而且還具有與慣性相反的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),這怎么可能?
空氣慣性抵消了氣球慣性
研究者認(rèn)真思考了小氫氣球的怪異情況:小氣球在外面的表現(xiàn)很正常,為什么偏偏到了汽車?yán)铮瑧T性就消失了呢?按理說慣性是不可能消失的,應(yīng)該是汽車內(nèi)的某種力量促使它做出了怪異的行為。那么是什么力量呢?
科學(xué)家分析,氫氣球除了受到重力外,還受到空氣的浮力,在汽車加速或改變方向時(shí)還會受到加速度方向的力。在通常情況下,重力對汽車內(nèi)任何物體的影響都是一樣的,而加速度方向的力也是如此,唯獨(dú)浮力在小氣球身上是獨(dú)特的。
看來問題還是出在了浮力上。原來,空氣是有密度的,在汽車有加速度的時(shí)候,空氣和人一樣向后運(yùn)動(dòng),致使汽車后部空氣密度增加,氣球就會向密度小一些的車前部運(yùn)動(dòng)。同理,汽車剎車時(shí),空氣和人一樣向前運(yùn)動(dòng),致使汽車前部空氣密度增加,氣球就會向密度小一些的車后部運(yùn)動(dòng)。汽車左右轉(zhuǎn)彎時(shí)也是同樣的道理。
由此看來,正是這種密度不同的空氣產(chǎn)生的浮力克服了氫氣球的慣性,讓小氣球表現(xiàn)出各種怪異的行為。