火车车轮上的一些点,在某个瞬间与火车行驶的方向相反

时间:2023-11-16 23:59:01

下面,我们来看另一个有趣的问题:一列火车从A地出发,驶向B地,那么,在这列火车上,是否存在这样一些点,在与铁轨的相对关系上,跟火车运行的方向是相反的,也就是从B地向A地?

你可能会认为,怎么会有这样的问题?但是,实际上,在这列火车的每个车轮上,确实存在着这样的一些点,在某个瞬间与火车行驶的方向相反。

说到这里,你可能会问,这些点究竟在哪里呢?

我们都知道,在火车轮缘上有一个凸出来的边。那么,我可以告诉你,在火车向前行驶的时候,这个轮缘上凸出来的边在运行过程中,最低端的那一点是向后移动,而不是向前移动的。

是不是觉得很奇怪?下面,我们通过一个实验来验证这一结论(参见图 ):

火车车轮上的一些点,在某个瞬间与火车行驶的方向相反

图 当硬币向左滚动的时候,露在硬币外面的火柴部分的F、E、D各点却在向后移动。

● 先找一个圆形的物体,比如一枚硬币,或者一个纽扣,都可以。

● 在这个物体的直径上,粘上一根长火柴,需要注意的是,火柴的长度要比这个圆形物体的直径长得多。

● 把这个圆形物体放在尺子边缘上的点C上,让这个圆形物体沿着尺子由右向左滚动。

这时,我们可以清楚地看到,火柴上的点F、E、D不但没有向着物体移动的方向向前移动,相反,这些点都在向后退!

而且,从点D的运动轨迹,我们还可以看出,在圆形物体向前滚动的时候,距离圆形物体边缘越远的火柴上的点,向后退的现象越明显。

在火车向前行驶的时候,火车车轮凸出来边缘的最下端,与刚才的实验中火柴末端是一样的,都是向后移动的。

说到这儿,如果我再说,在向前行驶的火车上有一些点,在某一瞬间,并不是向前移动,而是向后退,你一定不会感到不可思议了吧。虽然这些向后移动的点只历时不到一秒钟,但是,我们不得不承认,在向前行驶的火车上,确实存在着这样一些点,它们是向后退的。如图和图所示,从图中,我们可以很清楚地理解这一点。

火车车轮上的一些点,在某个瞬间与火车行驶的方向相反

图 当火车车轮向前移动时,车轮下部向后移动。

火车车轮上的一些点,在某个瞬间与火车行驶的方向相反

图 a图显示了行驶中的车轮的运动轨迹,b图显示了火车车轮凸出来的点所画出的轨迹。