关于天鹅、龙虾和梭鱼的问题

2019-11-23 13:53:08

关于“天鹅、龙虾、梭鱼跟一车货物”的寓言,是大家都知道的。可是如果有人从力学的观点来研究这个寓言,就会看出寓言作者克雷洛夫所做的结论同我们所得的完全不同。  摆在我们面前的是力学上几个互成角度的力的合成问题。按照寓言,这个力的方向是:  ……天鹅在冲向云霄,  龙虾在往后退,而梭鱼在向水里拉。  这就是说(下图),一个力──天鹅的拉力──向上,第二个力──梭鱼的拉力(OB)──向旁边,第三个力──龙虾的拉力(OC)──向后面。别忘了还有第四个力──货物的重力,它是竖直向下的。寓言说,“货车现在还在原处”,换句话说,就是加在货物上的几个力的合力等于零。
  是这样吗?让我们看一看。冲向云霄的天鹅,不但不会妨碍龙虾和梭鱼的工作,甚至还帮着它们:天鹅的拉力向着重力的反方向,所以减小了车轮跟地面和跟车轴的摩擦,也就是减轻了,甚至完全抵消了货车的重力──要知道货车并不是很重的(寓言中有句话,“对它们说来,货车似乎是很轻的”)。为了简单起见,让我们假定货车的重力是被天鹅的拉力抵消了,那我们就会看到,剩下来的只有两个力:龙虾的拉力和校鱼的拉力。这两个力的方向,寓言说,虾是往后退,而梭鱼是在向水里拉。不用说,水一定不在货车的前面而是在它的某一侧面(克雷洛夫的几个劳动者当然不打算把货车拉下水去)。这就是说,龙虾和梭鱼的力是互相成角度的,既然是这样,它们的合力就决不会等于零。  让我们按照力学的法则,用OB和OC这两个力做边来画一个平行四边形。四边形的对角线OD就代表着合力的方向和大小。很显然,这个合力应当能够移动货车。在货车的全部或部分重力因天鹅的拉力而减小的时候,就更加容易移动。另一个问题是:货车是向哪个方向──向前、向后,还是向旁边──移动的?这就要看这几个力的相互关系和它们所成角度的大小了。  读者如果对力的合成和分解有些实际经验的话,就很容易看出:即使天鹅的拉力不能抵消货车的重力,货车也不会停在原处不动。只有在一种条件下,这三个力的作用才能使货车不动。这条件就是车轮跟车轴和地面的摩擦力比合力大。但是这跟寓言的内容不合,因为“对它们说来,货车似乎是很轻的”。  这样看来,无论在哪一种情况下,克雷洛夫都不能肯定说“货车一点也没动”,“货车现在还在原处”。不过,这并没有影响这个著名寓言的思想性。