中學物理延伸閱讀2:速度這東西,人類愣是一千年沒明白

2021-01-09 段子中學

段子中學,跟著段子菌學物理

速度這個東西啊,看似簡單,公式也就那麼回事。物理書裡,開篇的介紹就是速度,無非就是運動的快慢而已。但是實際上速度這東西,人類花了1000年才搞明白,不信,讓我們看看古希臘人腦洞大開想出的悖論。

簡單吧,這是中學物理的第一個公式

話說古希臘位於地中海沿岸,陽光普照,地豐物富,人民閒的,就愛亂想。有菌曰芝諾,估計家裡有礦,一輩子啥事不幹,就想出了9條悖論給後人添堵。其中與速度相關的有兩條。

一個叫「勇士與烏龜」,用我們今天的話就叫追擊問題,初二物理水平。話說勇士與烏龜賽跑,勇士速度每秒1米(這速度,算哪門子勇士),烏龜速度每秒0.1米。勇士大度啊,你讓我跟烏龜跑,贏了也不光彩啊,來,我讓你10米。於是烏龜先爬10米,勇士在後面撒丫子追。越追越不對,勇士跑了10米,烏龜跑出去1米,勇士跑出去1米,烏龜跑出去0.1米……這樣下去勇士不就永遠追不上烏龜了。這個故事告訴我們如果自己能力不足就要早做準備,笨鳥先飛……

傻了吧,知道我當年怎麼贏兔子的嗎?

另外一個悖論叫做飛矢不動,說打東邊來了個喇嘛,打西邊來了個箭頭。但是不用慌來不用怕,這箭頭是永遠戳不到喇嘛身上的。因為箭在其飛行過程中的任何瞬間都有一個暫時的位置是不動的,把這些瞬間都連起來它還是不動的,所以人是安全的。

悟空,快來救我

現在看來這些問題很簡單,當時可是難倒了一票物理學家,直到牛頓的時代,這些悖論才被徹底解決。這原因歸根到底還是人們不理解速度的概念,這速度,時間,位移究竟是什麼關係,人類半天沒搞明白(一千年啊,兩眼一閉一睜就過去了)。

拿開我的棺材板,這事還得靠我

首先我們來看看勇士和烏龜的問題。

這個問題裡,只說了速度和位移根本沒提時間,把時間加上去就不違和了。勇士跑10米用時10s(段子菌覺得自己也能當勇士),跑1米用時1s,跑0.1m用時0.1s,時間越來越短,而且你把這些時間都加起來發現它等於100/9s,也就是說在這個時間內勇士追不上烏龜,但超過這個時間了勇士自然輕輕鬆超過烏龜勇奪總冠軍,這沒毛病。

再看飛矢不動的問題,這個問題裡只有時間和位移,卻沒有速度(總是3缺一,這樣不好)。在很短的時間內,箭頭的位移很小,但是速度是位移除以時間,兩個很小的數相除得到的結果卻不是零而且有可能非常大。現在我們有了照相機,我們就來看看照相機帶來的高清證據(好吧,這證據是P的)。

我發誓我動了,連殘影都有了

看了這麼多,段子菌決定留一個問題,話說兩地相距60km,有兩輛高鐵相對運行,一輛速度20邁,一輛速度15邁(這速度還好意思叫高鐵)。這兩中間有位大哥騎著自行車,從一輛高鐵出發向另一輛高鐵撒丫子蹬,速度2邁。等蹬到另一輛高鐵就回頭,如此循環,循環,再循環,直到兩高鐵相撞,問這哥們沒事閒著蹬了多少公裡?很簡單吧,前提是不要用勇士和烏龜那個思路。

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