互动科普

与物体的运动有关的“常识”

请想象一下你在地板上推动冰箱的情景：费了很大的劲，冰箱总算开始移动了，但如果你不再用力推的话，它将立刻停止移动。不仅仅是冰箱，衣橱和桌子也是一样，你不再用力推它们，它们就会立刻停止运动。

“不持续受力的物体将停止运动。”这句话描述的现象与我们在日常生活中的感觉是一致的。古希腊哲学家亚里士多德说出这话之后近2000年的时间里，人们一直认为这个“常识”是正确的。

那么，像“冰壶”比赛那样，在光滑的冰面上溜冰壶时，情况又发生了怎样的变化呢？当冰壶从运动员手中脱离，变成不受作用力的状态之后，它并没有停止，而是继续运动。看起来，这种现象与前面所讲的“常识”完全相反。

摩擦使得惯性定律难以被观察到

实际上，当物体不受外力作用时，其运动方向和速度不会发生变化。所以说，冰上冰壶的运动，更接近物体原本的运动状态。

然而在现实生活中，冰上滑动的冰壶最终也会停止运动。这是因为，冰面与冰壶之间存在着微小的摩擦力，阻碍着冰壶的运动。这种摩擦力，不仅仅存在于冰面与冰壶之间，也存在于其他种种场合（如地板和冰箱之间）。地板与冰箱之间的摩擦力较大，因此，停止推动后，冰箱会立刻停止运动。

如果使完全没有摩擦力作用的冰箱或冰壶运动的话，在不受外力的情况下，两者都会一直做匀速直线运动。这种“惯性定律”，是由意大利的科学家伽利略·伽利雷（1564～1642）发现的。而静止的物体，在不受外力的情况下会一直保持静止状态，这也是惯性定律的一部分。

悬浮在空中就能环球旅行？

提起我们身边能够体验到的惯性定律，搭乘列车时的情景就是其中一例。当列车在匀速行驶过程中突然刹车减速时，乘客的身体将会由于惯性的作用而保持匀速向前的趋势，最终就会向着列车行进的方向摔倒。

假设我们乘坐直升机垂直上升到高空，并保持悬浮的状态。大家都知道，地面会随着地球的自转而向东移动，那么悬浮在高空中保持静止不动的直升机，是不是就会相对于原地向西移动了呢？答案将在下面的插图中揭晓。

惯性定律，很难与我们日常生活中的感觉符合起来

根据日常生活中的感受，人们往往认为，当物体不再持续受力时，运动就会停止。但实际上，当物体不受外力作用时，运动的方向和速率都不会发生变化。这就是被称为“牛顿第一定律”的“惯性定律”。插图中，以列车刹车减速时的情景为例，解读日常生活中身体能够感觉到的惯性定律。

此外，在物理学中，“速率”与“速度”是有区别的。速率是指在单位时间内物体经过的路程。速度，则是在速率的基础之上，加入了运动方向的概念。例如，一个人在一个小时内向北走5公里，其速率是“时速5公里”，其速度是“向北时速5公里”。

（本文发表于《科学世界》2013年第8期）