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當前位置:圖書頻道 > 兒童教育 > 中外物理故事:探索物理奧妙的理想 > 第 3 章 無處不在的力學故事--難以擺脫的束縛
第10節(jié) “飛將軍”巧射石虎

西漢名將李廣驍勇善戰(zhàn),騎術(shù)和箭法都極為高超。由于軍功卓越,他被任命為右北平郡太守,負責對匈奴族的邊防。他殺敵英勇,敵人聞風喪膽,匈奴畏服,稱他為“飛將軍”,連年不敢再發(fā)兵南侵。

邊患雖然寧息下來,但是,在北平地帶,燕山蜿蜒,草木茂密,常有猛虎出沒其間,傷害人畜。為了除滅虎害,李廣不辭辛勞,冒著危險,親自出動獵殺。

一個月黑風高的夜晚,李廣又出去獵虎。他和隨從軍士搜索行進,接近了一大片黑黑的大樹林。猛然,一陣涼風掠過,樹葉紛紛墜落。李廣警覺起來,定睛望著一個隱僻角落,見到茂密的草叢里,伏著一個黑影,一動也不動。李廣暗想:“這無疑是一只伺機傷人的猛虎!庇谑,揮手示意人們隱蔽起來,自己搭好箭,認定目標,不偏不倚地射了過去,只見火星濺射,同時,耳邊傳來重重的金屬和石塊的撞擊聲。大家奔上去驗看獵物,原來射中的并不是猛虎,而是塊青色的臥牛石,李廣射出的箭鏃,則深深地鉆進石縫里。大家對飛將軍的神力和技藝,贊嘆不止,無不現(xiàn)出驚訝的神色。

這個故事中,箭鏃能深深鉆入石縫中,說明李廣射出的箭速度極高,具有很大的動能,當我們仔細地觀察用來射箭的弓時,可發(fā)現(xiàn)它只不過是由一根彎曲的竹片和一根結(jié)實的弓弦組成,那它為什么能把箭以那么快的速度發(fā)射出去呢?而假若讓一個十分強壯的人用手去投擲一支箭時,箭非但投不了多遠,而且速度很慢,根本沒有殺傷敵人的威力。難道是竹片的力量比人的力氣還大嗎?顯然不是,因為強壯的士兵甚至可以把弓拉斷!

其實,這一看似不可理解的問題,我們只要運用曾經(jīng)學過的物理學知識就可以得到解釋。牛頓第二運動定律指出:物體所產(chǎn)生的加速度a與所受的力F成正比,與其質(zhì)量m成反比。

即:a=F/m當一個強壯的士兵空手投擲一支箭時,他的肩膀、手臂、手腕等部位都在使勁發(fā)力,所產(chǎn)生的力F不可謂不大。但是,這個力不僅在把他手中的箭往前推送,同時使他的手、手臂、肩膀乃至于整個上半身都在向前運動。實際上,在以上的公式中的物體質(zhì)量m已經(jīng)不僅僅是一支箭的質(zhì)量了,而是箭的質(zhì)量加上向前運動的手臂和身體的質(zhì)量了。這樣一來,所產(chǎn)生的加速度a=F/m就很小了。因為箭是握在手中的,所以箭所獲得的加速度就是手所獲得的加速度,所以飛出去的速度也很小。

而當利用弓箭發(fā)射箭的時候,弓體所產(chǎn)生的彈力雖然不如人的手臂和上身產(chǎn)生的力大,但弓弦和箭的總質(zhì)量很小,因此箭所獲得的加速度就很大,能以高速飛出,威力比用手投擲大得多,這就是為什么聰明的古人用弓箭作戰(zhàn)的原因。

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