看不见、摸不着的东西往往被认为“玄”,不好理解。但是您有没有注意到,正是因为看不见、摸不着,反而能够正确地接受它。例如,书上说自由电子从负极流向正极,您就顺从地接受了。而对于一些看得见、摸得着得东西,反而容易被直觉蒙蔽,变得不好理解。汽车发动机是动力源泉,这是无可置疑的基本常识。但是如果有人对您说,汽车之所以能够向前行驶,是因为地面对它施加了推力,您会不会感到愕然呢?

汽车行驶中的外部摩擦

汽车行驶中的主要阻力是摩擦力,其中的主要组成部分是外部摩擦力,例如地面对车轮的滚动摩擦力,空气对车身的流动摩擦力,等等。如果有人问您,汽车为什么能够克服摩擦力行驶?您可能会回答,是因为发动机可以产生驱动力。这样只答对了一半。

其实,汽车之所以能够克服摩擦阻力是因为获得了摩擦推力。至于发动机的驱动力,是为了获得摩擦推力而设置的。有了驱动力未必可以获得摩擦推力,冰雪路面上或者陷入泥潭中的汽车就是很好的例子。

在研究汽车行驶的时候,汽车是作为一个整体看待的。因此,发动机的驱动力只是内力,而内力必须要通过外力才能起作用。设想一下健壮的您,挥舞双臂做操的时候,身体并没有因您的用力而移动,那是因为没有获得外力。而当您用手臂推墙壁时,由于获得了墙壁对您手臂的推力(是外力),您的身体就会产生移动。同样的道理,一部汽车只有当获得外部推力的时候才能运动。

在中学物理课中我们学过,互相接触的物体之间可以有力的相互作用。汽车与什么外部物体接触呢?显然是路面。当发动机驱动车轮转动时,轮胎边缘相对路面有向后运动的趋势,因此就获得了向前的摩擦力。正是这个向前的外力克服了汽车行驶时的阻力。

摩擦力的大小与互相接触的两个物体的材料以及润滑状态有关,干燥结实的路面可以产生足够的摩擦推力,而雨天相当于在路面与轮胎之间加了水润滑剂。至于冰雪或其他软路面是无法产生足够的摩擦推力的,因此轮子陷在里面只能空转打滑,为了解决这一窘景,有经验的司机只要拾些木块或石头垫在车轮下就能将车开动。(2000.9.20)

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