違反慣性的氫氣球
怪異的小氫氣球
我們知道,任何物體都有慣性,都想保持現狀,除非受力。例如坐在汽車裡,汽車向前開動了,我們的身體隨著座椅啟動了,但是上身還會向後仰一下。汽車向右拐彎了,我們的身體會自動地向左偏。這些情況我們已經司空見慣,誰都不會感到驚奇。
但是,當一個平淡無奇的小氫氣球被絲線拴在汽車地板上時,它的運動就顯得怪異了!它的怪異甚至被很多人認為它是個外星氣球。
那麼,它到底有什麼怪異行為?
汽車一起步,車上任何不固定的物體都會自然向後仰一下,但小氫氣球卻是向前沖,差點撞到汽車前面的玻璃!汽車遇到紅燈剎車了,車上任何能運動的物體由於慣性還會向前沖,而小氫氣球卻向後退!汽車行駛途中向左拐彎,車上的人都有向右偏的趨勢,但是小氫氣球不但不向右偏,反而朝汽車的左側玻璃撞去!
氫氣球不但沒有了普通物體都有的慣性,而且還具有與慣性相反的運動狀態,這怎麼可能?
空氣慣性抵消了氣球慣性
研究者認真思考了小氫氣球的怪異情況:小氣球在外面的表現很正常,為什麼偏偏到了汽車裡,慣性就消失了呢?按理說慣性是不可能消失的,應該是汽車內的某種力量促使它做出了怪異的行為。那麼是什麼力量呢?
科學家分析,氫氣球除了受到重力外,還受到空氣的浮力,在汽車加速或改變方向時還會受到加速度方向的力。在通常情況下,重力對汽車內任何物體的影響都是一樣的,而加速度方向的力也是如此,唯獨浮力在小氣球身上是獨特的。
看來問題還是出在了浮力上。原來,空氣是有密度的,在汽車有加速度的時候,空氣和人一樣向後運動,致使汽車後部空氣密度增加,氣球就會向密度小一些的車前部運動。同理,汽車剎車時,空氣和人一樣向前運動,致使汽車前部空氣密度增加,氣球就會向密度小一些的車後部運動。汽車左右轉彎時也是同樣的道理。
由此看來,正是這種密度不同的空氣產生的浮力克服了氫氣球的慣性,讓小氣球表現出各種怪異的行為。
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