車輪之謎 由物理網(wǎng)資料整理

試把一張顏色紙片貼在手車的車輪(或者自行車的車胎)上，就可以在手車(或者自行車)行動的時候看到一種不平常的現(xiàn)象：當(dāng)紙片在車輪跟地面相接觸的那一端的時候，我們可以清楚地辨別紙片的移動;但是，當(dāng)它轉(zhuǎn)到車輪上端的時候，卻很快閃過去了，使你來不及把它看清楚。

 

怎樣證明車輪的上半部比下半部移動得更快?請比較滾開了的車輪上A、B兩點(diǎn)跟固定不動的木棒之間的距離。(右圖)

這樣看來，車輪的上部仿佛要比下部轉(zhuǎn)動得快些。這種情形你也可以在隨便哪輛行駛著的車子的上下輪輻上看到，你看到的是輪子的上半部輪輻幾乎連成一片，而下半部的卻仍舊可以一條一條辨別清楚。這兒又使人產(chǎn)生一個印象，仿佛車輪的上半部要比下半部旋轉(zhuǎn)得快些。

那么，這個奇怪的現(xiàn)象要怎樣解釋呢?這個解釋很簡單，只不過由于車輪的上半部的確要比下半部移動得更快一些罷了。這件事實(shí)初看的確不大好懂，但是只要這樣想一下就會對這個結(jié)論完全相信：你知道滾動著的車輪上的每一點(diǎn)都在進(jìn)行兩種運(yùn)動──繞軸旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動和跟軸同時向前移動的運(yùn)動。因此，就跟前節(jié)所說地球的情形一樣，兩個運(yùn)動應(yīng)該加合起來，而這加合的結(jié)果對于車輪的上半部和下半部并不相同。對于車輪的上半部，車輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動要加到它的前進(jìn)運(yùn)動上，因?yàn)檫@兩個運(yùn)動都是向同一方向的。但是對于車輪的下半部，車輪的旋轉(zhuǎn)卻是向相反方向的，因此也就要從前進(jìn)運(yùn)動里減了下來。就一個靜止觀測的人看來，車輪上半部移動得比下半部更快一些，原因就在這里。

為了證明事情的確是這樣，可以做一個簡單的實(shí)驗(yàn)(如圖)。把一根木棒插在一輛車子的車輪旁邊的地上，使這根木棒恰好豎直通過車輪的軸心，然后，用粉筆或炭塊在輪緣的最上端和最下端各劃出一個記號，這兩個記號應(yīng)該恰好是木棒通過輪緣的地方�，F(xiàn)在，把車輪略略滾動，使輪軸離開木棒大約20-30厘米，然后再去看看方才的兩個記號有了怎樣的移動。上面的一個記號A移動了一大段距離，而下面的那個記號B卻一共只離開木棒一點(diǎn)兒──上面的A點(diǎn)比下面的B點(diǎn)顯然是移動了更大的一段距離。

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