分享

推石头的熊——功和能(上)(老少咸宜初中物理之五)

 冰镇熊的小屋 2021-12-30

又是一个被吵醒的早晨。火松鼠揉揉眼,开始怀念起冬至前越来越晚的日出。外面的声音又响了起来。火松鼠不情愿地伸了伸懒腰,从树洞里爬了出来。

冰镇熊正在用力地推着一块大石头,从这边推过来,又从那边推回去。

“喂,你被西西弗斯附体了吗?大早晨的就不消停。”火松鼠想起了希腊神话里面那个不断推石头上山的可怜人,大声向树下喊道。

“哈哈,我在锻炼身体呢。冬天也需要运动一下啊。”冰镇熊擦了一把汗,神采奕奕的样子和本应该哈欠连天的清晨时分很不协调。

“可怜的石头被你推过来推过去的,你知不知道石头也有休息的权利。”火松鼠撇了撇嘴,“你这样推啊推的,石头不是又回到原地了嘛。”

“嗯,从物理学的角度来看,我是做了无用功。但是从健身的角度呢,我消耗了很多热量。这种负荷运动对肌肉很有帮助的。”冰镇熊说完,端起杯子喝了一大口水。

“你刚才说'无用功’,'功’是什么啊?怎么还分有用无用呢?”火松鼠坐在树枝上问。

“我们先来拆一拆字。'功’这个字,左边是'工作’的'工’,右边是'力气’的力。你来猜一猜,'功’这个字表示什么?”冰镇熊把问题扔给了火松鼠。

“一个'工’和一个'力’组合起来,那就是'用力做工’,对不对?”火松鼠马上给出了答案。

“没错。我们来看一看物理学里面是怎么定义功的。物体在力的作用下移动了一段距离,这个力就对物体做了功。物理学中规定,功等于力与物体在力的方向上移动的距离的乘积。在英语里面,'功’对应的单词是work,也是取了'工作、干活’的意思。所以在物理书里,功这个物理量用小写的w来表示。我刚才推这块石头,就可以说我对石头做了功。做了多少功呢?用我使出的力乘以石头被我推走的距离就行了。力的单位是牛顿,距离的单位是米,所以功的单位是牛顿乘以米,写出来就是牛顿·米。在物理学里,专门给了它一个单位,焦耳。一牛顿·米就等于一焦耳。”冰镇熊说。

“焦耳?这一定也是一个人名吧?”

“没错。焦耳也是一位著名的物理学家。记得我给你讲的那个牛顿自称是帕斯卡的笑话吗?后来,这些物理学家又玩捉迷藏了。这次还是爱因斯坦来捉。等他数完了数,把眼睛一睁开,又是这个牛顿,站在一米见方的格子里傻笑呢。”

“那爱因斯坦是该喊他牛顿,还是喊他帕斯卡啊?”火松鼠有点儿头大。

“都没喊。爱因斯坦跑过去,用力把牛顿从这个格子里推了出来,然后才说'我抓住牛顿了。’可是牛顿摇摇头说,'你把我推出了一米的距离,所以我现在是焦耳。’”冰镇熊一边模仿着这两个人的动作一边说。

“把一个牛顿推出去一米,嗯,还真是一个焦耳。哈哈哈,狡猾啊狡猾。火松鼠笑着说,“还有啊,我刚才看你推石头的时候,一开始很快,后来慢了很多,是不是没有力气啦?”

“那倒不是。后面做的是放松运动,所以我就把速度放慢了。这里也有个物理量,叫功率。”冰镇熊说。

“功率?做功的效率?”火松鼠咬文嚼字的功夫很高。

“嗯可以这么理解。在物理学中,用功率表示做功的快慢。功与做功所用时间之比叫做功率,它在数值上等于单位时间内所做的功。功的单位是焦耳,时间的单位是秒,那功率的单位就是焦耳每秒,它也有一个专门的名称,瓦特。”冰镇熊又冒出一个人名。

“是不是改良蒸汽机的瓦特?”火松鼠想起了这个名字。

“就是他。有些人以为是他发明了蒸汽机,严格地说,他改进了蒸汽机。瓦特制造出了第一台有实用价值的蒸汽机。为了纪念他,就用他的名字来作为功率的单位。功率越大,说明做功越快,或者说,在单位的时间里,能做的功越多。”冰镇熊坐下来,又喝了一口水。

“那机器也好笨熊也好,你们为什么能作功呢?”火松鼠问题接着问题。

“答案就在你这句话里啊。能,做功。我们下一次就要讲一讲'能’了。”

    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多