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1.8 不是开玩笑的问题

接下来还有一个十分有趣的问题:假定一列火车从甲地驶往乙地,那么,这列火车上有没有这样一点,在以铁路为参照物的情况下,正以相反的方向移动着——从乙地往甲地移动呢?

你是不是认为这个题目有些荒唐?但是,事实上这样的点的确存在——在移动的过程中,这列车的车轮每一瞬间都有一个点在做反向移动。那么,它们是哪些点?

你知道,火车的轮缘上有一个向外凸起的边,那么,我要让你知道,火车在前进时,这个凸起边上的最低点并没有随之往前移动,而是在往后移动!

这很奇怪吗?好,让我们来做下面这个实验。找一个圆形物,硬币、钮扣一类的都可以,用蜡把一根火柴的一部分粘在这个圆形物的直径上,然后在外面留出长长的一截来。接下来,把这个圆形物放在尺子边缘的C点(图7),让它从右往左开始滚动,这时你就会发现:火柴上的F、E、D点都在向后退,并没有随之向前移动,而离圆形物越远的点,在滚动时后退的距离也就越远(D点移到了D'点)。

图7 以硬币和火柴为例的实验。当硬币往左滚动时,火柴露在外面那段的F、E、D各点都在朝相反的方向移动。

火车车轮凸起边的最低点之所以向右移动,正是这个道理。它与实验中火柴露出的那一截一样,都是在做反向移动。

那么,现在你已经不会再奇怪了,行驶的火车上的确有一些点是在退后而不是向前的。虽然这个反向移动只持续了几分之一秒的时间,但我们也一直没有意识到这种情况的存在,可是,它的确是真实的。下面的图8和图9则对这一点做了更好的解释。

图8 火车车轮在往左滚动时,轮缘凸起部分的下端却在往相反方向(右)移动。

图9 上图的曲线为滚动的车轮上每一点的移动轨迹(摆线),下图的曲线为车轮凸起部分的每一点的移动轨迹。 bI+1MjIbwYaWTo9TmhnOdk5ozhPx+4nOqT4br4RQzVGV2yEJpwBqMJs/rvZgu1uZ

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