馬拉車(chē)還是車(chē)?yán)R

邵瑜

有一個(gè)常見(jiàn)的實(shí)例：馬拉車(chē)，車(chē)子運(yùn)動(dòng)，停止拉車(chē)，車(chē)也停止；馬不斷地拉車(chē)，車(chē)就不斷地前進(jìn).車(chē)是在馬的拉動(dòng)下才運(yùn)動(dòng)起來(lái)的.人們眼見(jiàn)到的是馬拉車(chē)而未見(jiàn)到車(chē)?yán)R.事實(shí)果真如此嗎？這個(gè)實(shí)例是不是恰恰可以說(shuō)明車(chē)子只有受到力作用的時(shí)候才能保持運(yùn)動(dòng)，沒(méi)有受到力的作用，車(chē)子就會(huì)停止運(yùn)動(dòng)，即物體的運(yùn)動(dòng)需要外力來(lái)維持？這是否與牛頓第一定律相矛盾呢？馬拉車(chē)而未見(jiàn)到車(chē)?yán)R是否說(shuō)明力的作用可以獨(dú)立地存在呢？

我們首先分析“馬拉車(chē)，車(chē)子運(yùn)動(dòng)”的過(guò)程.車(chē)子原來(lái)是靜止的，馬不拉它，它將保持靜止.馬拉了它，它由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng).力在這里的作用是改變了車(chē)子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使車(chē)子由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，而不是維持了物體的運(yùn)動(dòng).

再分析“馬停止拉車(chē)，車(chē)也就停止”的過(guò)程.馬拉車(chē)，使車(chē)子由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)以后，如果地面是絕對(duì)光滑的，車(chē)子不會(huì)受到摩擦力的作用.那么，撤除外力，停止拉車(chē)，由于沒(méi)有摩擦力的作用，車(chē)子將會(huì)保持勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)一直運(yùn)動(dòng)下去.但實(shí)際的地面對(duì)車(chē)的摩擦力很大，摩擦力阻礙了車(chē)子的運(yùn)動(dòng)，這個(gè)阻力在很短的時(shí)間內(nèi)，使車(chē)子由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變?yōu)殪o止?fàn)顟B(tài).“馬停止拉車(chē)，車(chē)也就停止”，這個(gè)過(guò)程中，不是因?yàn)槔σ坏┎淮嬖冢?chē)子就會(huì)自動(dòng)停下來(lái)，而是由于摩擦力作用使車(chē)子停下來(lái)的，如果不是摩擦力的出現(xiàn)，即使撤除拉力，車(chē)子仍然會(huì)自行運(yùn)動(dòng)下去，可見(jiàn)這一現(xiàn)象與牛頓第一定律并不矛盾.

繼續(xù)分析“馬不斷地拉車(chē)，車(chē)就不斷地前進(jìn)”的過(guò)程.由于車(chē)子運(yùn)動(dòng)起來(lái)以后，受到摩擦阻力的作用，車(chē)子會(huì)停下來(lái)，這時(shí)，我們需要再施加一個(gè)拉力來(lái)克服摩擦力，讓車(chē)子如同沒(méi)有受到外力一樣，它才會(huì)保持勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).施加拉力以后，車(chē)子做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，不是拉力單獨(dú)作用的結(jié)果，而是拉力和摩擦力共同作用的結(jié)果.兩個(gè)力作用效果相互抵消.這正是我們已熟悉的物體在平衡力作用下的運(yùn)動(dòng).在這種情況下，車(chē)雖然受到外力，但其作用效果為零，車(chē)子才得以做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).這個(gè)現(xiàn)象仍然說(shuō)明，運(yùn)動(dòng)是不需要外力來(lái)維持的.

既然馬拉車(chē)的力與車(chē)?yán)R的力大小相等，那么，車(chē)子動(dòng)起來(lái)的秘密在哪里呢？

我們?cè)僮鰝€(gè)有趣的游戲：請(qǐng)一位大力士跟一個(gè)小孩拔河，條件是大力士的腳要踩在裝有四個(gè)輪子的小車(chē)上，小孩則穿鞋底粗糙的鞋子站在地面上.大力士雖用足力氣拉繩，而小孩只需緊緊拽住繩子，結(jié)果呢？大力士卻隨著那四輪車(chē)向小孩的方向移動(dòng)過(guò)來(lái)了.

可見(jiàn)，決定車(chē)是否能動(dòng)起來(lái)的秘密在馬的腳下，只要馬對(duì)地的摩擦力大于車(chē)子對(duì)地的摩擦力，馬就可以將車(chē)子拉動(dòng)起來(lái)了.

由此聯(lián)想到拔河比賽時(shí)，如果你不想讓對(duì)方拉過(guò)去，就要努力加大腳與地面之間的摩擦力.因此要挑選體重大的隊(duì)員，用力蹬地面，身體傾斜，兩腿屈伸合適，雙腳擺法適當(dāng)，對(duì)地面施加較大的蹬力，這樣你就可以從地面獲得較大的摩擦力，從而取勝對(duì)方.

通過(guò)以上分析，我們更能清楚地看到，保持靜止或勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是物體的固有屬性，物體運(yùn)動(dòng)并不需要力來(lái)維持，力可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，力的作用是相互的.