趣味物理学：少儿彩绘版(全三册) (走进物理世界、探索物理奥秘、玩转物理实验)(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：（俄罗斯）雅科夫·伊西达洛维奇·别莱利曼,项丽 译

出版社：中国妇女出版社

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趣味物理学：少儿彩绘版(全三册) (走进物理世界、探索物理奥秘、玩转物理实验)试读：

总目录

走进物理世界

探索物理奥秘

玩转物理实验

图书在版编目（CIP）数据

走进物理世界/（俄罗斯）雅科夫·伊西达洛维奇·别莱利曼著；项丽译.--北京：中国妇女出版社，2019.7（趣味物理学：少儿彩绘版）

ISBN 978-7-5127-1721-3

Ⅰ.①走… Ⅱ.①雅…②项… Ⅲ.①物理学-少儿读物 Ⅳ.①O4-49

中国版本图书馆CIP数据核字（2019）第054013号

趣味物理学——走进物理世界

作　　者：〔俄罗斯〕雅科夫·伊西达洛维奇·别莱利曼 著 项丽 译

责任编辑：应莹 张于

封面设计：尚世视觉

插图绘制：叶汁

责任印制：王卫东

出版发行：中国妇女出版社

地　　址：北京市东城区史家胡同甲24号 邮政编码：100010

电　　话：（010）65133160（发行部） 65133161（邮购）

网　　址：www.womenbooks.cn

法律顾问：北京市道可特律师事务所

经　　销：各地新华书店

印　　刷：北京中科印刷有限公司

开　　本：170×240 1/16

印　　张：22.5

字　　数：300千字

版　　次：2019年7月第1版

印　　次：2019年7月第1次

书　　号：ISBN 978-7-5127-1721-3

定　　价：169.00元（全三册）版权所有·侵权必究（如有印装错误，请与发行部联系）

作者简介

别莱利曼出生于俄国格罗德省别洛斯托克市，是享誉世界的科普作家、趣味科学的奠基人。他从17岁时开始在报刊上发表文章，大学毕业后，全力从事科普写作和教育工作。1916年，他用了3年时间，创作完成了其代表作《趣味物理学》，为以后一系列趣味科学读物的创作奠定了基础。

别莱利曼一生共创作了105部作品，其中大部分是趣味科学读物，主要代表作有《趣味物理学》《趣味物理学·续篇》《趣味力学》《趣味几何学》《趣味代数学》《趣味天文学》《趣味物理实验》《趣味魔法数学》等。他的作品从1918年至1973年仅在俄罗斯就出版449次，总印数达1300万，之后又被翻译成数十种语言，畅销20多个国家，全世界销量超过2000万册。别莱利曼除了面向青少年出版科普作品，还在1935年创办和主持列宁格勒“趣味科学之家”，开展广泛的少年科学活动。别莱利曼及其作品对俄国乃至全世界青少年的科学学习都产生了深远的影响。

别莱利曼的趣味科学读物通过巧妙的分析，将高深的科学原理变得简单易懂，让艰涩的科学习题变得妙趣横生，让牛顿、伽利略等科学巨匠不再遥不可及。同时，他的作品立论缜密，还加入了对经典科幻小说的趣味分析，是公认的深受青少年欢迎的科普书。一些在学校里让学生感到十分难懂、令人头痛的物理问题，到了他的笔下，都好像改变了呆板的面目，显得和蔼可亲了。正如著名科学家、火箭技术先驱者之一格卢什科对他的评价：别莱利曼是数学的歌手、物理学的乐师、天文学的诗人、宇航学的司仪。为纪念别莱利曼对世界科普事业作出的巨大贡献，1959年，“月球3号”无人月球探测器传回了世界上第一张月球背面图，其中拍摄到的一个月球环形山，被命名为“别莱利曼”环形山。●

第一章 速度和运动

我们的运动速度有多快

第二章 重力和压力

用手抓住一颗子弹

西瓜炮弹

为什么磨尖的物体更容易刺入

就像深海怪兽一样

第三章 空气阻力的妙用

超远距离的射击

纸风筝为什么能够飞起来

飞去来器

返回总目录第一章 速度和运动我们的运动速度有多快◆人类的运动速度

一个专业的长跑运动员跑完1500米，需要3分35秒左右（也就是每秒约7米）。而一个普通人行走的速度为每秒钟1.5米，经过比较可以直观地发现，二者速度差别之大，一个优秀运动员跑一秒可以比一个普通人走一秒多出5米多。不过，长跑运动员的速度和普通人步行的速度当然不能用同一个标准来衡量，两者各有优势。步行的人走得慢，但他可以连续走几个小时。运动员的速度虽然很快，但只能持续很短的时间就得停下来休息。同样的道理，比如军人在急行军的时候，每秒钟大概走2米，速度比长跑的人要慢很多，不到其，但他们的优势在于坚持时间长，能够不停歇地一直走十几个小时，甚至一整天，这都是长跑运动员没法比的。

如果拿我们人类与蜗牛、乌龟这样的动物相比，那人类的速度就显得格外快了。大家都知道，蜗牛和乌龟的速度那可是相当慢。比如，蜗牛，你要仔细盯着看，才能看到它在挪动，它一秒钟只能爬动1.5毫米，也就是一小时只能移动5.4米，而一个大人走一个小时差不多是5400米。简单比较可以发现，蜗牛的行进速度是人的速度的千分之一！乌龟也很慢，但爬行速度比蜗牛还是要快多啦，乌龟每小时能爬动70米左右，是蜗牛的10多倍。

跟慢吞吞的蜗牛、乌龟相比，人绝对是闪电般的速度了，但如果跟另外一些动物相比，人可就显得没那么快了。比如，令人讨厌的苍蝇。苍蝇每秒钟能飞行5米，而一个普通人行走速度每秒只有1.5米，人要是和苍蝇比赛的话，恐怕要穿着溜冰鞋才能追上。如果人和野兔或者猎狗这样的动物比赛，人类就是骑着快马都撵不上。至于老鹰这种速度极快的动物，人要想追上它，估计就得坐飞机了。

交通工具的速度

尽管人的速度比不上很多动物，但是人类却是最聪明的。人类发明了各种速度很快的工具，比如，汽车、飞机，还有火箭等，这样人类就成为世界上速度最快的动物了。

我们曾设计过一种带潜水翼的客轮，时速可以达到60千米～70千米。

陆地上的很多交通工具，甚至可以移动得更快。

客运火车的速度可以达到时速100千米以上。

图1所示的新型轿车吉尔-111，速度达到了170千米/小时，“海鸥”汽车的速度达160千米/小时。图1图2

飞机可以达到更快的速度，远比前面提到的几种交通工具要快得多。图2所示的图-104飞机，曾经服务于多条民用航线，时速可以达到800千米。以前，对于生产超音速（声音在空气中的传播速度是330米/秒，也就是1200千米/小时）飞机而言，还是一个难以逾越的困难，但现在，已经可以生产出时速达到2000千米的小型喷气式飞机。

就目前来说，人类可以制造出速度更快的工具。在我们生活的大气层边缘，运行着一种更快的设备，那就是人造地球卫星，它每秒运行的速度就高达8千米。宇宙飞船，在飞离地面时的初始速度超过了令人惊叹的11.2千米/秒，达到了第二宇宙速度。

速度对比表

千分之一秒

对于我们人类来说，能够感知的最小计时单位可能就是“秒”了，但是，还有比“秒”更小的计时单位，比如说“千分之一秒”。我们经常认为它跟零差不多，但是在实际生活中，这么微小的计时单位，应用却很广泛。在没有办法获得精确时间的年代，我们只能利用太阳的高度或阴影的长短判断大概的时间，想要精确到分钟根本不可能（图3），更不要说精确到“秒”了。图3 在18世纪之前，人们判断时间的方法。图4

那时，人类根本想象不到一分钟是个什么概念，也不需要知道一分钟能做什么，人类的生活不需要精确到分钟。他们的生活很悠闲，计时工具只有日晷（guǐ）、滴漏、沙漏等，这些计时工具根本没有“分钟”的刻度（图4）。18世纪初，计时工具上出现了指示“分”的指针，大约100年之后，也就是19世纪初，才出现了秒针。◆我们在千分之一秒里可以做什么

那么，说了这么多，在千分之一秒这么短的时间里，我们到底能够做些什么呢？实际上，可以做的事情有很多。对于火车来说，这点儿时间算不上什么，也就只能走3厘米，但是对于声音来说，却可以在空气中传播33厘米，超音速飞机则可以飞大约50厘米。对于地球来说，它可以围绕太阳走30米。而对于光，在千分之一秒的时间里，它于真空中可以传播300千米。

在自然界，我们周围生活着很多微小生物，如果它们也会思想，肯定不会跟我们一样，抱着“无所谓”的态度。对于千分之一秒的时间，它们完全可以觉察得到。比如，在一秒钟的时间里，蚊子的翅膀上下振动的次数达到500次～600次，也就是说，在千分之一秒的时间里，它可以把翅膀抬起或者放下超过一次。

作为人类来说，任何器官的运动速度，根本不可能像昆虫那样快。在人类器官的运动中眨眼是速度最快的运动，就是我们常说的“转瞬”或者“一瞬”。这个速度确实很快，快到我们根本察觉不到自己眨眼了。但是，如果用千分之一秒作为计时单位来量算，这个“转瞬”却进行得非常慢。曾经有人做过测量，“一瞬”大约是0.4秒，也就是千分之一秒的400倍。在这一时间里，共完成了这样几个动作：上眼皮垂下（大约75个～90个千分之一秒），上眼皮垂下然后静止不动（大约130个～170个千分之一秒），上眼皮抬起（大约170个千分之一秒）。从这里可以看出，“一瞬”其实是一段很长的时间了，在这一时间里，眼皮甚至还可以得到短暂的休息。从另一个意义上说，如果我们能够感知到千分之一秒的时间，就可以看到在“一瞬”的时间里，我们的眼皮完成了上下两次移动，也能看到在眼皮的两次移动之间发生的景象了。◆神奇的药酒

神经系统的特殊构造决定了我们无法感知到千分之一秒的时间里发生的事情，如果可以，我们周围的一切将变得不可想象。作家乔治·威尔斯曾经写过一篇小说《时间机器》。小说的主人公无意间喝下了一种被称作“最新加速剂”的药酒。这种神奇的药酒可以使人的神经系统发生改变，看到速度极快的东西。

关于这一神奇的景象，我们可以从下面摘录的小说里感知一二：“在这之前，你是否看见过窗帘像这样牢牢地贴在窗子上？”我向窗帘望去，仿佛看到窗帘冻僵了一样，它的一角被风卷起来后，就那样始终保留着卷起来的样子。“我从没有看到过这样的景象，”我说，“真奇怪！”“还有更奇怪的呢！”他一面说着，一面松开手中的玻璃杯。我想，杯子肯定会摔碎的，但是奇怪的是，杯子就那样一动不动地停在半空中。“你肯定知道，”希伯恩说，“物体在自由下落的时候，第一个1秒里，它的下落高度是5米，这只杯子下落的距离也是5米。但是，你知道吗，现在只过去了不到百分之一秒，从这件事情上，你可以更进一步地感受到‘加速剂’的神奇功效。”玻璃杯在慢慢地下落，希伯恩的手就那样在杯子的四周和上下方自由旋转着……

我向窗外望去，一个人骑着自行车，在追赶一辆汽车，自行车僵在那儿，汽车也一动不动，车后弥漫着同样僵化的卷起的尘土……突然，我的目光被一辆僵在那儿的马车吸引过去，马车的车轮、马蹄、鞭子，甚至正在打呵欠的车夫的下颌（hé），运行的轨迹都尽收眼底，动作很慢、很清晰；坐在车上的人就像石膏像一般，完全僵在那儿……一个乘客在迎着风折起报纸，就那样僵在那儿，但是，我知道，根本就没有风。

……刚才我谈到、想到和做到的这一切，都是“加速剂”在我体内发挥作用的结果。

对于浩瀚的宇宙来说，这些都是一瞬间发生的事。

读者一定很想知道，现在我们有那么多高度精密的科学仪器，它们能够测量的最短时间是多少呢？20世纪初的时候，人类就可以利用仪器测量万分之一秒的时间。现在，人类甚至可以测量千亿分之一秒的时间，这一数值是在实验室里得到的。这一数值是个什么概念呢？这一数值约等于1秒钟和3000年的比值！◆时间放大镜

在乔治·威尔斯写小说《时间机器》的时候，他可能没有想到，这种事情会在实际生活里真正出现。但不得不说，他很幸运——这一天到来的时候，他仍然健在，虽然只是通过电影银幕，他却亲眼看到了他在小说里想象的景象，我们把这称为“时间放大镜”。意思就是说，通过银幕，我们可以把平常运行速度很快的动作放慢，进而展现出细节。

其实，这里的“时间放大镜”就是一部摄像机，当然，它和普通的摄像机也有不同之处，普通摄像机每秒只能拍摄24张相片，而这种特殊的摄像机，每秒可以拍出多得多的相片。如果把这部特殊摄像机拍摄的相片用24张每秒的速度播放出来，那么我们看到的动作拖长了，就是速度被放慢了很多倍的景象。这一现象，读者可能在电影中也经常看到，比如说，运动员在跳高的时候，我们就可以通过放慢动作看到跳高的细节。现在，通过更先进、更复杂的科学仪器，我们已经可以将动作放得更慢，基本上和威尔斯小说里描写的情形所差无几了。第二章 重力和压力用手抓住一颗子弹

报纸上曾经刊载过这样一则报道，说是在战争时期，一名法国飞行员竟然用手抓住了一颗子弹！具体情形是这样描述的：当时，这名飞行员正在2000米的高空中飞行，忽然发现自己的脸旁边飞着一个很小的东西，他以为是一个小飞虫，于是就伸手轻松地把它抓在了手里。低头一看，天哪，真是太不可思议了，那不是小飞虫，而是一颗德军的子弹！

如此匪夷所思的新闻是真的吗？这就好像传说中有人曾经赤手空拳抓住炮弹一样，让人无法相信。

事实上，用物理学原理来解释的话，这名飞行员用手抓住一颗子弹，只要满足一定的条件，是完全有可能的。

我们都知道，子弹的速度非常快，刚射出时，每秒几乎能够达到800米～900米，单凭肉眼几乎都看不到它的轨迹。但是因为空气是有阻力的，子弹在空气中飞行时，会因为空气阻力而逐渐降低飞行速度，子弹在飞到最后时，飞行速度会减慢到每秒40米左右。这时，就有可能出现这样的巧合，这名法国飞行员的飞行速度可能也只是每秒钟40米左右，与子弹的速度差不多，在这种情况下，子弹相对于飞行员来说，就可能是完全静止不动或者在缓慢移动。飞行员把子弹看成小飞虫，伸手就能抓住也在情理之中了。而且飞行员一般都戴着厚厚的手套，根本感觉不到子弹在飞行过程中产生的高温，所以徒手抓住运行中的子弹的新闻具有很高的新闻价值。

在了解了子弹的速度后，还有一个问题可以思考一下，声速和子弹的速度相比，哪个更快？我们已经知道声音在空气中的传播速度只有340米/秒，现代步枪射出子弹的速度几乎是声音在空气中的传播速度的3倍，约为900米/秒。虽然声音的传播速度不会改变，子弹的飞行速度会逐渐下降，但子弹在飞行中，大部分时间的速度都是比声音快的。所以，如果在开枪的时候，你已经听到了枪响，就不必害怕了；因为子弹肯定已经飞过去了。子弹总是在枪声之前到达，如果已经被子弹射中，就肯定不会先听到枪声了。西瓜炮弹◆西瓜变成炮弹

上节说用手都能抓住一颗子弹，那这颗子弹就已毫无危险可言了。但我们不能忽视另外一种极端的情形，就是在一定的条件下，扔出去一个看似毫无威胁的物体，比如，一个西瓜、一个苹果或者一颗鸡蛋，却有可能造成毁灭性的后果。

1924年就曾经发生过一起西瓜伤人的事件，那是在某国举办的一个汽车拉力赛上，附近的农民为了表示对参赛汽车的欢迎，就用自家栽种的苹果、西瓜和香瓜等水果，向快速行进的汽车投掷，试图扔到参赛司机的手里。农民们的心意很美好，却没想到后果很严重：这些水果有的砸在了车上，把车子砸瘪了，甚至砸坏了，导致了翻车；有的砸在了司机或者乘客的身上，把他们砸成了重伤，非常可怕。

那是什么原因让表示“友好”的水果变成了和炮弹一样危险的“武器”了呢？答案很简单，是物理学中的动能，即参赛汽车自身的速度加上水果的速度产生了破坏力极大的动能。这个动能到底有多大？根据公式简单地计算可以发现，一个4千克重的西瓜，扔向一辆以时速120千米飞驰的汽车，所具备的动能和一颗仅有10克重子弹所具备的动能是差不多的，这样的话，西瓜变成炮弹伤人也就不难理解了。当然了，因为西瓜的硬度远远比不上子弹，所以在上面的情形中，西瓜不会有子弹那样的穿透力，不然真是名副其实的“炮弹”了。

随着人类科技的发展，飞机已经能够进入大气层的上层进行高速飞行，飞行速度已经可以达到每小时3000千米左右，与一颗刚射出的子弹一样。飞机运行速度如此之快，这时候就得小心像上面所说的“西瓜炮弹”一样的危险品了，因为不管是什么东西，哪怕是一只小鸟，碰到这样一架如此高速飞行的飞机，都会变成威力无穷的“炮弹”。如果遇到这样一种情况：一架飞机正在高速飞行中，从另外一架飞机上掉落几颗子弹，而且不是落在这个飞机的正面，其危险性也和拿着机关枪对着这个飞机扫射一样。因为这架飞机的速度极快（和一颗高速飞行的子弹几乎相同），与掉落的子弹相撞，其破坏力和拿着机关枪对着飞机扫射自然差不多。投向快速行驶汽车的西瓜会成为危险的“炮弹”。◆聪明的火车司机

假设子弹不是掉落在飞机上，而是跟在了飞机的后面或者与飞机以相同的速度飞行，就会出现像前面所说的情况，飞行员都能伸手抓住，这样的子弹就没有任何危险性。以此类推，如果两个物体以差不多的速度朝着同一个方向前进，那么两者就几乎相对静止，即使发生碰撞，也不会产生严重后果。在1935年，有一个聪明的火车司机就利用这个原理，驾驶火车成功截住了另外一列火车，从而避免了一场严重的事故。

当时的情形是这样的：

这名聪明的火车司机正驾驶着一列火车正常行驶，而此刻他并不知道在他的火车前方，还行驶着另外一列火车（我们就称这列火车的司机为马虎司机吧）。

由于蒸汽动力不足，马虎司机就把火车停了下来，并且把后面的30节车厢给摘了下来，暂时留在了铁轨上，只把火车头和前面的几节给开走了。但因为留在铁轨上的车厢没有放垫木，铁轨很滑，车厢的位置又恰好是个斜坡，于是这30节车厢就沿着斜坡自己滑了下来，速度差不多已经达到了每小时20千米，眼看着就和聪明司机的火车撞上了。

情况非常紧急，这名聪明司机急中生智，马上把自己的火车停了下来，开始倒车，而且将倒车的速度逐渐调整到和滑行的车厢差不多的速度，这时他的火车和那30节滑行的车厢相对速度几乎一致。于是聪明司机牢牢接住了这30节失控的车厢，没有造成一名乘客受伤，物品也几乎没有损失。聪明的司机成功地让失控的火车停下。为什么磨尖的物体更容易刺入◆针尖穿透物体的秘密

我们都知道，用缝衣针可以很容易穿透物体，比如，绒布或纸板。

假设现在让你使用一样大的力气，用一只钝头的钉子穿同样的物体，你能将钉子头穿过去吗？显然不那么容易。这是为什么呢？

的确，你用的力气一样大，但是实际上它所产生的压强（压力强度）却不同。

在你用针穿的时候，所有的力气都集中于针尖这个点上，针尖的面积比钉子头小多了，所以产生的压强自然就大得多。

再举一个例子：有两把耙，一把是20齿的，另一把是60齿的，20齿的耙要比60齿的耙地耙得深。道理和前面一样，20齿的耙每个齿上分配的力量更大。◆影响压力强度的另一个因素

说到压力强度，我们就要注意另一个因素，也就是力量所作用的面积。同样的力量，作用在不同的面积上，产生的压力强度是不一样的。

当我们在松软的雪地上行走的时候，要用滑雪橇（qiāo）才不会陷到雪中。这是因为滑雪橇把对它的压力分散到面积更大的地方。

假设我们所穿的鞋子的面积是滑雪橇的，那么作用在滑雪橇上的压强就是两只脚单独站立时的，压强小了很多。所以，当我们站在滑雪橇上时，才不会那么容易陷下去。

同样的道理，马在沼泽地里行走时，要预先在马蹄上拴一种特制的“马靴”，扩大马蹄跟地面的接触面积，从而减小压强。这样，马蹄就不会陷入沼泽地里了。

人在里面行走的时候，也经常采取同样的方法。

要想顺利通过一片薄冰，我们经常需要匍匐在上面爬行，也是为了增加身体跟冰面的接触面积。

大型坦克（图5）和履带式拖拉机之所以能在松软的土地上前进，也是采取扩大接触面积的办法。我们换算过，一辆超过8吨的履带车，对每平方厘米地面的压力小于0.6千克。有的履带车甚至可以在沼泽地里行驶。假设这辆车装载了2吨的货物，它对每平方厘米地面的压力也只有0.16千克，仍然可以正常行驶。这是不是很有意思？图5 坦克在松软的地上行进。

这就是人类的聪明之处了，有时候需要接触面积足够大，有时候又希望它小一些，使这一特点为我们所用。

前面说了这么多，我们知道了：尖锐的东西之所以更容易刺进物体，是因为力量集中到很小的面积上。同样的道理，锋利的刀子比钝刀子更容易把东西切开，也是因为力量作用的面积非常小的原因。

所以，我们说，正是由于将作用力集中于很小的面积上，才能把尖的东西刺进物体。就像深海怪兽一样◆为什么坐在粗糙的椅子上不舒服

当我们坐在粗糙的椅子上时，会觉得很不舒服，但是如果换成光滑的椅子，坐上去就舒服多了。这是为什么呢？当我们睡在吊床或钢丝床上会感到很舒服，哪怕它是由非常硬的棕丝或钢丝编成的。这又是为什么呢？

其实，道理很简单。粗糙的椅子表面凹凸不平，当坐到上面的时候，它与身体的接触面只有很少一部分，身体的重量集中压在很小的面积上；而光滑的椅子的表面是平的，与身体的接触面大得多，身体的重量没有变，但是分散到比较大的面积上了，所以压强就小多了。◆如何使压力平均分配

问题是，怎样才能使压力平均分配呢？

当我们躺在松软的床垫上，床垫凹下去的形状和身体的轮廓非常相像。身体的重量平均分配到床垫上，每平方厘米的表面积上也就分配了几克的重量，所以我们躺下去会感到非常舒服。

有人计算过，成年人的体表面积约等于2平方米，也就是20000平方厘米。

躺到床上的时候，假设我们的体重是60千克，身体和床的接触面积是体表面积的（即0.5平方米）。那么，通过计算得出，每平方厘米面积上的重量只有12克，是不是很小？但是，要是躺在硬板上，身体和硬板的接触面积只有很少一部分，这部分面积顶多也就是100平方厘米，每平方厘米上的重量就是600克，比12克大了50倍，差别是不是很大？所以，身体会感到很不舒服。

只要我们的体重平均分配到比较大的面积上，我们就不会感到不舒服，哪怕这个地方非常硬。举个例子，假设有一片松软的泥土，你先躺到上面，印出身体的形状，待这片泥土干得跟石头一样硬后，你再躺下去，保持前一次躺下的姿势，尽量跟之前印出的形状吻合，你同样会感到很舒适，就像躺在鸭绒床垫上一样（这里我们假定泥土干燥后没有收缩），根本感觉不到硬。

罗蒙诺索夫曾经写过一首诗，里面有一个关于深海怪兽的传说，就写到了这一景象：

石块是那么的坚硬，

可它丝毫感觉不到坚硬，

对于身形庞大的它来说，

就像是松软的泥土。

深海怪兽之所以感觉不到石头的坚硬，就是由于它巨大的体重被很大的接触面积平均分配了。第三章 空气阻力的妙用超远距离的射击◆如何发射远程炮

1918年，也就是第一次世界大战将要结束的时候，德国炮兵的射击距离达到了100多千米。当时，英法联军对德军的空袭还没有结束，德军利用一种特殊的炮击方式，把炮弹射到了距离前线110千米的法国首都巴黎。

在这之前，根本没有人能将炮弹射到这么远，这种炮击方式，是德军偶然发现的。一开始，他们只想把炮弹打到20千米外，但没想到却打出了40千米的距离。后来，他们才发现，只要炮弹的初速度够大，并且大角度向上射出去，让它飞到高空，那儿空气稀薄，炮弹在这种空气层里飞行时，空气阻力小很多，会飞很长的距离才落到地面上。如图6所示，炮弹的发射角度不同，它的飞行路线就会差别很大。图6 在不同发射角度，炮弹所呈现的飞行路线变化示意图。

·炮筒的射角如果像图上的角1的方向，那其着陆点为P；·如果是角2的方向，那其着陆点是P’；·如果是角3的方向，它的射程就要大很多倍，因为炮弹已经进入到空气稀薄的平流层了。◆第一座远程炮

德军发现的这一“奥秘”为发明远射程炮弹奠定了基础，使他们可以轻而易举轰击115千米之外的巴黎。据记载，1918年夏天，在第一次世界大战期间，德军向巴黎发射了300多颗这种炮弹。

下面，我们看一下这种炮弹的基本数据：大炮全长34米，直径1米，炮筒最厚的地方有40厘米，大炮的重量有750吨；而炮弹重120千克，长1米，直径21厘米。炮弹装填150千克的火药，产生的压力是5000个大气压，发射的初速度是2000米/秒，发射角度是52度，炮弹的飞行轨迹是一个非常大的弧线，最高点在40千米处，到达了大气的平流层。炮弹发射到巴黎的飞行时间是3分半钟，飞行期间有2分钟的时间都是在平流层里。

子弹（或炮弹）的初速度越大，受到的空气阻力也越大。但是，阻力的大小与初速度并不是简单的成比例关系，阻力变化得更快一些。纸风筝为什么能够飞起来◆风筝的飞行原理

小时候，我们都放过纸风筝，但是你想过这个问题吗，它为什么会飞起来呢？

纸风筝飞起来的原理和飞机在天上飞、槭（qì）树的种子飘到很远的地方、原始人用的飞旋标随风转动是一样的。这类现象都具有相同的性质。

说到底，这些现象都是充分利用了空气阻力的性质。空气能给子弹和炮弹带来空气阻力，同样也能给纸风筝、飞机和槭树的种子等物体带来空气阻力，它们才能在空中慢慢飘浮或飞行。

下面，我们就来阐述一下它的原理。如图7所示，MN代表纸风筝的截面，当我们牵着风筝跑的时候，风筝便向前移动。纸风筝也是有重量的，所以一开始，它是倾斜着飞的。我们假设它从右向左倾斜，代表风筝所在的平面和水平线之间的夹角。这时，风筝将同时受到好几个力的作用。

风筝受力原理图解

空气会给风筝一个阻力，我们用箭头OC表示，空气阻力始终跟风筝的截面是垂直的，即OC垂直于MN。OC可以分解为两个力：OD和OP。OD会把风筝往后推，使风筝的速度降低；而OP会把风筝向上拉，用来抵消风筝的重量，如果OP足够大，就会使风筝飞向高空。这就是风筝为什么会飞起来的基本原理。

跟纸风筝一样，飞机也是这样飞起来的。只不过，拉动飞机的力是由飞机上的螺旋桨或发动机提供的，而不是人力（图8）。螺旋桨或发动机使飞机向前运动，加上空气阻力的影响，飞机就会向上飞，而不会掉下来。关于飞机，这一原理只是一种简单解释。图8 使飞机起飞的力。

活的滑翔机

上文已经告诉我们，飞机根本不是像人们想象的那样，通过模仿鸟儿的飞行制造的。确切地说，它是模仿鼯（wú）鼠或飞鱼制造的。但是，这些动物的飞膜是为了跳得更远，不是飞得更高（飞行上的术语称为“滑翔下降”）。上文图7中的力OP，并不足以抵消这些动物的重量，只是减轻而已，所以它们可以从高处做长距离的跳跃。前面提到的鼯鼠，可以跳出20米～30米的距离。在印度东部、斯里兰卡等地，有一种鼯鼠，体型巨大，跟家猫差不多，它的飞膜展开后，直径有半米多，借助这个飞膜，它可以跳出50米的距离。菲律宾群岛上有一种鼯猴，跳得更远，大概有70米。

植物没有发动机，却可以飞翔

正是利用滑翔的原理，很多植物把它们的种子散播出去。这些种子的形状很特殊，有的长着一束束毛（如蒲公英、婆罗门棉等），就跟降落伞一样，甚至可以停留在空中。利用这一原理散播种子的植物还有槭树、针叶树、榆树、白杨树、白桦树、椴（duàn）树和许多伞形科植物等。

有一部书叫《植物的生活》，里面有这样一段文字：

即便是晴天，没有风，很多植物的种子也能被垂直气流带到高空。在太阳下山后，这些种子就会落下来。种子可以飞起来，并不只是简单地散播出去，而是为了把种子带到陡峭的坡上或缝隙里，因为它们没有别的办法可以让种子落到这种地方。水平方向的气流会把种子带到很远、很远的地方。图9 像伞一样的婆罗门参果实。

有的植物，它们的“翅膀”或“降落伞”并非一直附着在种子上。比如，有些蓟（jì）类植物，它们的种子一旦碰到什么东西，就会跟“翅膀”分开，让种子落下去，这就是这类植物为什么常常沿墙壁或篱笆生长的原因。当然了，也有一些植物的种子和“翅膀”永不分开。如图9和图10所示，它们都是带“翅膀”的种子。

植物的“翅膀”或“降落伞”比我们制造的滑翔机高级多了。它们可以带起比自身重量重得多的种子飞行。除此之外，它们还有另一个优势——自动调整飞行姿势，哪怕你把它倒过来，它仍然可以自动调整，把身体转回来，即使碰到什么东西，它也不会“翻车”，而是慢慢落下去。

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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