什么是什么

前言

我們的日常生活中有眾多的機(jī)器，還有各式各樣的建筑物，比如街道、房屋和橋梁。制造機(jī)器和建造建筑物的先決條件，就是充分地掌握力學(xué)知識。掌握了力學(xué)知識，人們才能確定，建筑物可以承受多大的力和怎樣的運(yùn)動(dòng)，機(jī)器可以產(chǎn)生多大的力以及如何運(yùn)動(dòng)。力學(xué)這一學(xué)科其實(shí)并不像人們想象的那么枯燥，它能夠給我們的日常生活帶來很多幫助。即使是一個(gè)外行人，也可以通過學(xué)習(xí)基本的力學(xué)知識，理解刀具和核桃鉗的操作原理，了解潛水艇等大型機(jī)器設(shè)備的運(yùn)行原理。計(jì)算機(jī)的驅(qū)動(dòng)器也是在力學(xué)知識的基礎(chǔ)上研制出來的?，F(xiàn)在，復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備的部件，大多隱藏在機(jī)器的外殼里，以前并不是這樣的。以前人們常常自己設(shè)計(jì)機(jī)器，因此他們對力學(xué)知識更熟悉。那些看起來很復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，其實(shí)都是利用一些簡單的、容易理解的力學(xué)原理設(shè)計(jì)出來的。這些簡單的原理，正是這本書要向讀者介紹的重點(diǎn)。這些原理可以解釋力的傳導(dǎo)和物體的運(yùn)動(dòng)，而力的傳導(dǎo)和物體的運(yùn)動(dòng)，正是機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程的體現(xiàn)。另外，在人們利用液體和氣體的時(shí)候，力也發(fā)揮著非常重要的作用。因此，本書也介紹了一些與液體和氣體有關(guān)的簡單的力學(xué)原理。此外，本書還簡要地解釋了一些力學(xué)原理中比較關(guān)鍵的基本概念，比如力、運(yùn)動(dòng)和能量。

內(nèi)容概要

什么是重力？滑輪組是如何工作的？什么是連通器？熱氣球?yàn)槭裁茨茱w起來？……著名科學(xué)家、科普作家卡爾勒·皮朝勒博士通過這本《有趣的力學(xué)》，帶領(lǐng)讀者進(jìn)入了一個(gè)激動(dòng)人心的力學(xué)世界。力學(xué)是物理學(xué)中最古老的分支。很久以前，古希臘的數(shù)學(xué)家和哲學(xué)家，比如阿基米德，就開始研究力的作用過程和規(guī)律了?，F(xiàn)代科技中的很大一部分，都建立在力學(xué)知識的基礎(chǔ)之上。很多錯(cuò)綜復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，都是利用一些簡單的力學(xué)原理來制造的。其實(shí)，在日常生活中，我們經(jīng)常遇見各種各樣的力的作用過程，只是我們沒有意識到而已。本書將使我們領(lǐng)略力學(xué)的神奇與美麗。

作者簡介

作者：(德國)卡爾勒·皮朝勒 譯者：梁姍姍 插圖作者：(德國)布爾克哈爾德·舒爾茨

書籍目錄

力學(xué)世界力學(xué)的基礎(chǔ)  研究力學(xué)的方法有哪些？  什么是力學(xué)中的力？    力學(xué)基本定律  什么是重力？    如何表示和測量力  力在什么時(shí)候  達(dá)到平衡？  什么是重心？  什么是運(yùn)動(dòng)？  什么是速度？    自然界和技術(shù)界中的速度功、能量和功率  什么是功？  如何計(jì)算功？    詹姆斯·普雷斯科特·焦耳  什么是能量？    日常生活中的機(jī)械能  什么是能量守恒定律？  什么是功率？    摩擦改變力的要素  繩子和棍子如何傳遞力？  什么是定滑輪？  人們?yōu)槭裁匆褂脛?dòng)滑輪？  什么是滑輪組？  使用滑輪組可以節(jié)省功嗎？  什么是杠桿？  什么是杠桿原理？  如何確定杠桿的  長度？  什么是軸？  什么是斜面？  楔子有什么作用？  為什么螺釘也是斜面？液體和氣體中的力學(xué)  什么是物態(tài)？  什么是密度？    不同物質(zhì)的密度  什么是壓強(qiáng)？    帕斯卡  液體和氣體的壓力是如何分布的？  什么是液體壓力和大氣壓力？    關(guān)于氣壓的實(shí)驗(yàn)  液壓升降裝置是  如何運(yùn)行的？  什么是連通器？  為什么氣體容易  產(chǎn)生壓力？  什么是真空？    托里拆利  什么是靜態(tài)浮力？  為什么輪船可以漂浮在水中？  為什么熱氣球可以飛起來？  飛機(jī)為什么能飛行？    驅(qū)動(dòng)裝置和能量轉(zhuǎn)換名詞索引

章節(jié)摘錄

什么是靜態(tài)浮力？一塊在水中漂浮的木板，只有一部分浸在水中。人們只要簡單地計(jì)算一下，就能知道這塊木板究竟有多大一部分浸入了水中。木板浸入水中越深，水對木板表面的壓力就越大。木板自身的重力同樣會(huì)向水施壓。當(dāng)木板浸入水中一定的深度時(shí)，如果水對木板的壓力和木板的重力一樣大，那么木板就會(huì)保持靜止?fàn)顟B(tài)，不再繼續(xù)下沉了。木板浸入水中的時(shí)候，會(huì)排開一部分水。被排開的水的質(zhì)量和木板本身的質(zhì)量是一樣大的。如果人們將這些被排開的水放在木板的位置上，它會(huì)和木板產(chǎn)生同樣大小的壓力。也就是說，水對木板產(chǎn)生的向上的浮力，和被排開的水的重力是一樣大的。人們將這個(gè)力叫做靜態(tài)浮力。如果整個(gè)物體浸入液體當(dāng)中，被它排開的液體的質(zhì)量和物體本身的質(zhì)量相等，那么浮力和物體的重力就是相等的。這時(shí)候，液體和物體擁有相同的密度，我們就會(huì)說，這個(gè)物體懸浮在液體當(dāng)中。如果浸入液體中的物體比它排開的液體重，那就意味著物體所受的浮力比它自身的重力小，物體的密度比液體的密度大。這樣，物體就會(huì)繼續(xù)向下沉。為什么輪船可以潛浮在水中？潛水艇是一個(gè)可以同時(shí)體現(xiàn)出浮力和重力的有趣的例子。它既能浮在水面上，也可以在水下懸浮。這一切都是借助壓載艙來實(shí)現(xiàn)的，潛水艇可以根據(jù)需要，在壓載艙中蓄滿水或空氣。當(dāng)壓載艙裝滿空氣的時(shí)候，潛水艇就會(huì)和普通的船只一樣，漂浮在水面上。如果要下潛，那么就要給壓載艙蓄水，排空里面的空氣?？諝鈺?huì)在專門的艙內(nèi)被壓縮，潛水艇在不改變體積的情況下變重了。當(dāng)潛水艇排開水的重量和蓄水后的潛水艇的重量一樣時(shí)，潛水艇就可以懸浮在水中。如果潛水艇要上浮的話，空氣泵就會(huì)重新將氣體壓入壓載艙，排空里面的水，這樣潛艇就會(huì)變輕，然后開始上浮?，F(xiàn)在，我們可以根據(jù)自己對浮力的認(rèn)識解釋很多現(xiàn)象了。比如，鐵的密度為7.8kg／dm3，因此把鐵塊放在密度為1kg／dm。的水里的時(shí)候，它就會(huì)沉下去。但是，使用一個(gè)小竅門就可以讓鐵浮起來。比如，用鐵制造的輪船就可以漂浮在水中。當(dāng)船浸入水里的時(shí)候，它排開水從而獲得了浮力。一旦它排開水的重量和自身的重量相等，輪船就可以浮起來。輪船是一個(gè)空心的物體，里面有很多質(zhì)量比水輕得多的空氣，這些空氣幾乎不會(huì)改變船的總重量。但是空心的船體卻可以排開足夠多的水，使船身漂浮起來。如果在船上增加重物，那么它的重量就會(huì)增加，浸入水中的體積也會(huì)更大。當(dāng)水超過船艙壁的時(shí)候，船就會(huì)進(jìn)水，船身就會(huì)變得更沉。如果進(jìn)水太多，船就會(huì)沉沒。為什么熱氣球可以飛起來？一般來說，物質(zhì)的密度會(huì)隨著溫度的升高而減小。氣體被加熱就會(huì)膨脹，這樣，這部分氣體的密度就會(huì)減小。周圍氣體的密度比這部分氣體的密度大，這部分氣體就會(huì)上升。氣體的這一特點(diǎn)在熱氣球中得到了充分的利用。熱氣球中的熱空氣的密度，要比熱氣球外部冷空氣的密度小得多。這樣，熱氣球就會(huì)在密度大的空氣中上升。氣球中的空氣溫度越高，氣球就能升得越高。但是，熱氣球并不能到達(dá)大氣層的邊緣。和水中的情況不同，空氣的密度隨著高度的上升而不斷減小。比如，在海拔5000米的山上，空氣密度大約只有海平面空氣密度的一半。當(dāng)熱氣球內(nèi)部氣體的密度和大氣層的密度相等的時(shí)候，熱氣球就不會(huì)再繼續(xù)上升了。事實(shí)上，熱氣球遠(yuǎn)不能到達(dá)這樣的高度，因?yàn)闅馇颉⒌趸@、繩子和乘客都是很重的。他們使得熱氣球的總密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱氣球內(nèi)部被加熱的空氣密度。在熱氣球準(zhǔn)備升空的時(shí)候，我們會(huì)看到，人們是如何通過改變重量來改變熱氣球的總密度的。只有當(dāng)熱氣球卸載下固定在上面的重物之后，它才能飛起來。除了熱空氣，人們還可以使用一些比空氣輕的氣體，比如氦氣，來填充密封的氣球。人們經(jīng)常可以在節(jié)日的市場上看到這樣的氣球。氦氣的密度大約是空氣密度的七分之一。因此，人們就必須小心地抓住氦氣球，以免它飛跑。飛機(jī)為什么能飛行？飛機(jī)并不是充滿著氦氣或者熱空氣的，它不是靠靜態(tài)浮力浮在空中的。那么，到底是什么樣的力量讓飛機(jī)飛起來的呢？我們用拇指和食指水平地拿著一張紙。如果你沿著上面的指頭向垂下來的紙張吹氣的話，紙張就會(huì)向上飛起來。氣吹得越猛，紙張就向上飛得越厲害。這一現(xiàn)象就能簡單地解釋，為什么飛機(jī)可以浮在空中，為什么鳥兒能夠飛行。我們已經(jīng)知道，靜態(tài)下的空氣分子均勻地從各個(gè)方向撞擊固體的表面。這種撞擊就是空氣作用在物體表面的壓力。同樣，空氣分子也會(huì)從各個(gè)方向均勻地撞擊一張紙片，使紙片保持靜止。當(dāng)吹向某個(gè)方向的空氣掠過紙張表面的時(shí)候，空氣分子都朝著這個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。這時(shí)候，它們對紙張的壓力就減弱了，這是因?yàn)樗鼈兊倪\(yùn)動(dòng)是掠過紙張，而不是朝向紙張的。紙張下部的空氣并沒有流動(dòng)，這些氣體分子還是和之前一樣撞擊著紙張底部。這時(shí)候，紙張下部的壓力就大于氣流經(jīng)過的紙張上部的壓力了，因而這張紙就被吹起來了。在飛機(jī)飛行的時(shí)候，它的機(jī)翼附近會(huì)產(chǎn)生一定的氣流。機(jī)翼的特殊構(gòu)造可以改變機(jī)翼上下氣流的狀態(tài)和速度。流過機(jī)翼上面的氣流要比流過機(jī)翼下面的氣流快。由于流速慢的氣流會(huì)比流速快的氣流產(chǎn)生更大的壓力，因此機(jī)翼下部受到的壓力要比上部受到的壓力大。這樣就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上的作用力，使飛機(jī)浮在空中。機(jī)翼上所有上浮的作用力加在一起，就產(chǎn)生了飛機(jī)的動(dòng)態(tài)浮力。……P43-45

編輯推薦

那些看起來很復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備，其實(shí)都是利用一些簡單的、容易理解的力學(xué)原理設(shè)計(jì)出來的。這些簡單的原理，正是《有趣的力學(xué)》要向讀者介紹的重點(diǎn)。這些原理可以解釋力的傳導(dǎo)和物體的運(yùn)動(dòng)，而力的傳導(dǎo)和物體的運(yùn)動(dòng)，正是機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程的體現(xiàn)。另外，在人們利用液體和氣體的時(shí)候，力也發(fā)揮著非常重要的作用。因此，《有趣的力學(xué)》也介紹了一些與液體和氣體有關(guān)的簡單的力學(xué)原理。此外，《有趣的力學(xué)》還簡要地解釋了一些力學(xué)原理中比較關(guān)鍵的基本概念，比如力、運(yùn)動(dòng)和能量。

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