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秋千魔术:如何证明自己的观点

【摘要】:想要证明自己的见解是对的,绝没有你想象的那么容易。如果你也在玩“秋千魔术”,并想告诉你的邻座,说服他承认自己的观点是错误的。要牢记的一点是,我们要事先准备好所需的东西,而且在整个辩论过程中不能离开秋千。“秋千魔术”的发明者早已预料到我们会有这样的争论,所以告诉我,秋千旋转的圈数足以迎合所有的想象。当砝码的质量增加时,离心作用在圆周下半圈的各点上;当砝码的质量减小时,离心作用在圆周上半圈的各点上。

想要证明自己的见解是对的,绝没有你想象的那么容易。如果你也在玩“秋千魔术”,并想告诉你的邻座,说服他承认自己的观点是错误的。而我就是你的邻座,我们并排坐在秋千上。秋千慢慢地摆动起来,幅度越来越大,眼看着就要和横梁一样高了,这时,辩论开始了:秋千和屋子究竟哪个在动?要牢记的一点是,我们要事先准备好所需的东西,而且在整个辩论过程中不能离开秋千。

你:的确是屋子在动,我们只是坐在秋千上而已,这一点毋庸置疑。如果秋千真的在动,那当秋千底朝天而我们头朝下时,绝对会从秋千上掉下去,而不会只是倒挂在半空。

我:你应该还记得吧,当旋转的水桶翻转起来时,水也没有流出去。

你:既然如此,那就来算算秋千的向心加速度,看看它能不能让我们稳稳地坐在秋千上,而不会掉下去。我们已经知道自己和旋转轴的距离,以及秋千每秒钟旋转的圈数,用公式很容易即能算出……

我:确实很简单。但它解决不了我们的争论。“秋千魔术”的发明者早已预料到我们会有这样的争论,所以告诉我,秋千旋转的圈数足以迎合所有的想象。那么,我们还有什么必要计算呢?(www.chuimin.cn)

你:尽管如此,我还是想把事情的真相告诉你们。你看,水杯里的水还是好好的……不过,这个现象你已经用实验驳倒我了,那再换一个例子吧。现在,我手里有一个铅锤,它始终是向下的,总是朝向双脚。如果是我们在旋转而整个屋子一直没动,铅锤就会始终朝向地板,时而朝向头,时而朝向身体的侧面。

我:不对呀,假如秋千带着我们飞快地转动,那么,顺着旋转的半径从旋转轴向外抛出去的铅锤,就会一直对着我们的脚。

是时候告诉大家在这场辩论中取胜的最好办法了。先准备好一个弹簧秤,把它带上秋千,然后把一个1千克的砝码放在秤盘里,仔细观察指针,如果秋千没有动,指针就会一直停留在1千克的位置。那就说明你赢了。

事实上,我们真的在绕轴旋转时,带着这样一个弹簧秤,那么砝码除了重力之外,还会受到离心作用。当砝码的质量增加时,离心作用在圆周下半圈的各点上;当砝码的质量减小时,离心作用在圆周上半圈的各点上。这样的话,我们就会观察到砝码很不稳定,一会儿变轻,一会儿变重,一会儿又像没有质量一样。如果没有看到这种现象,那就说明是屋子在旋转,而我们只是坐着。