慣性在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用

物理來源于生活，服務(wù)于社會(huì)，與實(shí)際生活有關(guān)的物理知識(shí)，已經(jīng)成為各種物理考試的熱點(diǎn)，關(guān)于慣性在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用的事例很多，現(xiàn)舉幾例進(jìn)行分析，希望對(duì)同學(xué)們的學(xué)習(xí)有所幫助。

例1 燒鍋爐的師傅在向爐灶內(nèi)加煤時(shí)，鏟子往往并不進(jìn)入灶內(nèi)，而是停在灶前，煤就順著鏟子運(yùn)動(dòng)的方向進(jìn)入灶內(nèi)，這是為什么?

解析 對(duì)這類慣性題的解釋可從三步驟入手，首先分析煤原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，接著分析送煤過程中發(fā)生了什么變化，最后由于慣性，煤離開鏟子后要保持原來向前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，按這樣的分析思路，可以解決各種慣性說理題。

答鏟子裝上煤后，工人用鏟子向爐灶內(nèi)送煤時(shí)，鏟子和煤都向爐灶運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們到達(dá)爐灶前，工人師傅抓住鏟子讓它停止運(yùn)動(dòng)，而煤由于慣性，仍要保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，于是就離開鏟子進(jìn)入了灶內(nèi)。

例2慣性在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的運(yùn)用相當(dāng)廣泛，例如，發(fā)射衛(wèi)星所需的推力，不但與衛(wèi)星所受的重力和發(fā)射的傾角有關(guān)，而且還與發(fā)射的方向與地點(diǎn)的緯度有關(guān)，你認(rèn)為在什么地方，向什么方向發(fā)射衛(wèi)星最為省力?

解析 地球自轉(zhuǎn)的方向是由西向東的，如果火箭向東發(fā)射，就可以利用地球自轉(zhuǎn)的慣性，節(jié)省推力，如圖所示，在地球上不同緯度處由西向東轉(zhuǎn)動(dòng)的速度也不一樣，在赤道處最大，速度為460m/s，而在南北極最小，速度幾乎為零，因而在赤道附近順著地球自轉(zhuǎn)的方向(由西向東)發(fā)射衛(wèi)星最為省力。

例3在沒有其他輔助方法，又不能敲，破的情況下，怎樣才能分辨生熟雞蛋?

解析 方法一 將兩只雞蛋放在光滑的水平桌面上，用手撥動(dòng)兩蛋的外殼，使它們以同樣的速度同時(shí)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，煮熟的雞蛋蛋白和蛋黃已經(jīng)凝固，與蛋殼形成一個(gè)實(shí)心整體，所以蛋白、蛋黃能和蛋殼一起旋轉(zhuǎn)，而生蛋內(nèi)部蛋白和蛋黃仍為液態(tài)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)由于慣性。其內(nèi)部蛋白和蛋黃不能立即旋轉(zhuǎn)起來，所以阻礙著蛋殼繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，故生雞蛋很快停止轉(zhuǎn)動(dòng)，熟雞蛋轉(zhuǎn)一會(huì)兒才停止。

方法二 如上，讓兩只雞蛋在光滑的水平桌面上以同樣的速度同時(shí)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，并迅速地用手擋一下就抽開，先停下來的是熟雞蛋。

因?yàn)橛檬謸醯氖莾傻暗耐鈿ぃ蛏u蛋內(nèi)部蛋白和蛋黃仍為液態(tài)，實(shí)際上只是給蛋殼一個(gè)阻擋力，由于慣性其內(nèi)部蛋白和蛋黃因慣性不能立即停下來，所以生雞蛋還要繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，而熟雞蛋先停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

例4氣功表演開始了：一個(gè)演員躺在地板上，身上壓著一塊又大又重的石板，另一個(gè)演員掄起一把鐵錘，猛力向石板砸去，觀眾緊張得屏住了呼吸，“開!”隨著打錘人的喊聲，“乓”的一聲，石板被砸斷了，而石板下的人一點(diǎn)也沒受傷，這是怎么回事呢?難道他真有護(hù)身術(shù)嗎?

解析 主要是大石板的慣性保護(hù)了演員，鐵錘砸在石板上的力很大，但作用時(shí)間很短，石板還來不及運(yùn)動(dòng)，就斷了，再加上石板和演員身體的接觸面積很大，演員身上受到的壓強(qiáng)也就小，所以，石板砸斷了，人身仍然很安全，如果換上一塊小薄石板，危險(xiǎn)性反倒大了。

這個(gè)原理的應(yīng)用也是很廣泛的：建筑工人為了把一塊整磚劈成兩半，他用左手掌托住磚，右手用瓦刀猛然向磚的中間一擊，那磚應(yīng)聲分成兩半，而左手卻不會(huì)被砸傷，起重機(jī)吊貨物，拖拉機(jī)用鋼繩拖機(jī)器，拖輪拖駁船，起動(dòng)的速度都不能過大，否則就會(huì)發(fā)生“斷繩”事故。

例5 5.12汶川大地震發(fā)生以后，震區(qū)的人們與外界隔絕，缺糧少水，生命受到嚴(yán)重威脅，黨中央、國(guó)務(wù)院心系災(zāi)區(qū)人民，決定向他們空投食品，我們發(fā)現(xiàn)所有食品都是在到達(dá)目的地之前提前投擲的，這是為什么呢?

解析 飛機(jī)投擲物體前，被投擲物跟飛機(jī)一起運(yùn)動(dòng)，投擲物離開飛機(jī)后由于慣性仍要向前保持勻速直線運(yùn)動(dòng)，可是被投擲物受重力作用，在它向前運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還要向下落，物體的實(shí)際下落軌道是一拋物線，所以必須提前投擲。

飛機(jī)速度越快，高度越高，提前量也應(yīng)該越大，飛機(jī)投彈也遵循這個(gè)規(guī)律。

以上的例題從不同的側(cè)面介紹了對(duì)慣性知識(shí)的應(yīng)用，下面請(qǐng)同學(xué)們完成幾個(gè)練習(xí)挑戰(zhàn)一下自我：

1 行走的人被石頭絆一下會(huì)向前跌倒，下述分析中正確的是( )

A 人的上半身有慣性，下半身沒有慣性

B 由于石塊作用而改變了人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

C 人由于慣性保持向前，石塊作用于腳時(shí)，使腳運(yùn)動(dòng)變慢

D 以上說法都正確

2 質(zhì)量分別為m和M的兩個(gè)物體甲和乙，其中M>m，將它們放在水平且光滑的車板上，車以速度u向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)車忽然停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，則( )。

A 甲、乙兩物體都靜止

B 甲物體運(yùn)動(dòng)得快，乙物體運(yùn)動(dòng)得慢，兩個(gè)物體相撞

C 乙物體運(yùn)動(dòng)得快，甲物體運(yùn)動(dòng)得慢，兩物體間的距離加大

D 甲、乙兩物體都以原來的速度u向右運(yùn)動(dòng)，它們之間的距離不變

3 用手拍打衣服上的灰塵時(shí)，被手指拍到的部分灰塵給拍掉了，衣服上沒有被手指拍到的部分灰塵也會(huì)被拍下來，它究竟是怎樣下來的呢?

4 汽車啟動(dòng)時(shí)，為什么乘客的身體上部是向后仰而不是向前傾?正常勻速行駛時(shí)，一位乘客把蘋果拋向空中，該蘋果能否落入這個(gè)人手里?為什么?

參考答案

1 C 2 D 3 拍打衣服時(shí)使衣服迅速地振動(dòng)(抖動(dòng))，由原來的靜止變成了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即偏離了原來的位置，而衣服上的灰塵由于慣性，仍然保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)待在原處，這樣就脫離了衣服，4 汽車啟動(dòng)，人還保持著靜止?fàn)顟B(tài)，車向前，相對(duì)不動(dòng)的人當(dāng)然向后仰，還落在手里，因?yàn)槿撕吞O果都保持著勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，相對(duì)不動(dòng)，好比地球運(yùn)動(dòng)，人卻不動(dòng)。