在力学的研究中,我们经常会遇到一些非常奇怪的事情,其中有些事情的原理很简单,但是科学解释和日常的感觉却完全不是一回事。下面,我们就来看一个这样的问题:如果把一个力不停地作用在同一个物体上,那么这个物体会做什么运动呢?在我们的感觉中,可能认为它肯定会以一个相同的速度前进。也就是说,它会做匀速运动。反过来,如果一个物体一直在做匀速运动,我们通常以为它一定受到了某个力的持续作用。比如,大车、机车等,它们就是这么运动的。
但是,如果用力学知识来分析,就会得到不一样的结果。在力学中,我们知道,如果一个力持续作用在一个物体上,那么这个物体将做加速运动,而不是匀速运动。这是因为,在物体原来的速度上,作用力会不停地给它新的速度。而物体如果在做匀速运动,说明它根本就没有受到力的作用,否则,它是不会做匀速运动,而是进行其他形式运动的。
那么,为什么我们的感觉会犯错误呢?
从某种意义上说,不能说感觉是错误的。在有限的范围中,会出现一些这样的现象。而之所以会产生上面的感觉,是因为物体移动之前受到了摩擦或者介质的阻力。但是,力学定律说的物体的运动都是自由的。所以,我们可以这么说,要想在有摩擦力或者介质阻力的情况下使物体进行匀速运动,确实需要一个持续不变的力。不过,物体的运动不是这个力的作用,这个力只是在克服阻碍运动的摩擦力。这个力给物体进行自由运动创造了条件,如图所示。在有摩擦的时候,如果物体做匀速运动,那么一定有一个力持续作用在它身上——这种说法是正确的。
图 火车在匀速运动时,牵引力克服了阻力。