○王 淼
手指輕輕一彈,便能推倒一座摩天大樓,如果你不相信的話,請做下面的小實驗。
首先請準備一些性質(zhì)基本一致的木塊,按長∶寬∶厚為6∶3∶1的比例削切木塊。這里我們先削一塊長3厘米、寬1.5厘米、厚0.5厘米的小木塊,它重約2克;然后再按每塊比上一塊大半倍的比例削切6塊,即第二塊的尺寸是長4.5厘米、寬2.25厘米、厚0.75厘米……這樣直至第七塊,它的尺寸約為長34厘米、寬17 厘米、厚5.7 厘米,重約3080克。
把這7塊木頭全豎起來排成一排,每一塊與后一塊之間的距離約等于它自身長度的3/4,例如第一塊與第二塊之間的間隔應為2.2厘米,如此等等?,F(xiàn)在,您用手指輕輕一碰最小的第一塊木頭,使它倒向第二塊木頭,那么很快就會發(fā)生第二塊倒向第三塊,第三塊再撞倒第四塊……的連鎖反應,木塊倒下的聲響越來越大,轉(zhuǎn)眼之間重3 千克的最后一塊木頭也轟然倒下。不難想象,如果按此比例放大下去,那么豎立的第24塊木頭將是高336米、寬168米、厚56米的龐然大物,與高達一百層(每層以3.3米高計)的摩天大樓不相上下,其重量將達到280萬噸。這樣的巨物就是用十臺推土機也無法推動,而按照上述方法,你卻不費吹灰之力便可以推倒它。
這看起來像奇跡的事實其實不難理解:我們知道每個物體都有一個重心,當木塊豎起時,它就具有勢能,該勢能與重心距離地面的高度有關(guān),重心越高,勢能也就越大;為推倒一塊木頭,我們必須提供能量將它推斜(此時重心升高,勢能增大)到超過一定程度,然后它便會自行倒下(此時重心下降,勢能轉(zhuǎn)變?yōu)橄侣鋭幽埽贿@一開始必須提供的能量對于第一塊木頭來說,就是我們手指一彈所產(chǎn)生的動能,而對于以后的木塊則為前一塊木頭倒塌所產(chǎn)生的動能;由于我們選用的木頭每一塊大小只是前一塊的1.5 倍,因此可保證前一塊木頭倒下時能產(chǎn)生足夠的動能去推倒后一塊。
你可能還會奇怪:我們的手指輕輕碰倒第一塊木頭時,只用了幾克大小的力,而第七塊木頭倒下時所發(fā)出的力為何卻比它大千倍?其實當您豎起一塊塊木頭時,您所用的力全部被轉(zhuǎn)化為木塊的勢能而貯藏起來了,當連鎖反應發(fā)生時它們才又被釋放出來。