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2017年09月18日今晚报《日知录》人乘电梯上楼时会“变重”?

 我执斋 2019-04-12
段光忠刻
  如果你正在减肥,那么现在我们做个试验:一大清早跑步前,乘电梯下楼时,你带着体重器称一称——是不是高兴坏了?体重器上好像没啥显示呀!然而,你跑完步回来,乘电梯上楼时,再约一下——是不是有种苦大仇深的感觉?怎么刚运动完,竟然重了那么多!这是怎么一回事呢?让我们先从基本的重力讲起。

  重力是从地球诞生时就存在的一个物理现象。其实,它被发现也就是三百多年前的事。当时英国有个物理学家叫牛顿,他在树底下躺着的时候,发现一个苹果落下来了。大部分人被苹果砸到以后,会觉得这件事情很不幸,可牛顿却思考另外一个问题:这个苹果为什么落下来?为什么没有往天上飞呢?他认为,这个可能是一种力。当然,后来人们都知道了,这就是万有引力,它是直接指向地心的。从这个角度出发,牛顿又接着想月亮为什么没有掉下来呢?他设想,月亮也是会受到万有引力的,由于它在轨道上的运动能产生另外一个力,抵消了万有引力,所以月亮能在轨道上不停地运动。而且,在物体与物体之间有相互作用力时,会对物体的重量产生影响。

  假如一只小熊的重量在地面静止时是40公斤,那么它在运动的电梯里,其重量是多少呢?当电梯加速上升,小熊的重量可能会变成60公斤;当电梯自由下落时,小熊的重量显示为0公斤。前者叫做超重,后者叫做失重。

  人体的重量是地球引力产生的受力指标,我们通常所说的重量就是“站在地球表面静止不动的受力大小”。假如,我们在运动的电梯里,当电梯向上运动,我们感觉变重了,那是因为我们除了感受重力,还有电梯向上的拉力,两者叠加使我们感觉“超重”;反之,电梯向下运动,电梯向下用力,两者抵消使我们感觉“失重”了。

  航天员出发时,他们即经历超重过程,而返回地球时则经历失重过程。具体过程是,火箭发射加速运动,航天员上升时附加惯性力,造成超重;飞船返回,几乎自由下落,飞船对人体失去支撑,造成航天员失重。

  太空飞船在地球轨道圆周运动时,由于人体重力被圆周运动离心力抵消,航天员感受不到重力,从而处于失重状态——但人体的质量没有消失,还是那么多物质。重量其实是一个受力状态的描述。超重和失重时,人体重量会发生变化,但质量不变。

  (本栏长期征集“日知录”三字篆刻,投稿邮箱:rizhilu999@163.com)

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