蚊子 为什么 能 在 时速 300公里 的 高铁 里 正常 飞？
各位 同学 大家 好 我 是 李永乐 老师 最近 有个 小朋友 跟 我 说 他 有 一个 困扰 了 多年 的 问题 蚊子 为什么 能 在 高铁 中 自由 地飞 呢 高铁 的 速度 可以 达到 每 小时 300 公里 那么 蚊子 在 高铁 中飞 速度 也 就是 这么 快 这太 不可思议 了 如果 你 在 网络 上 搜索 这个 问题 的话 给出 的 回答 千奇百怪 往往 还要 附带 一些 对 其他 解答 者 的 嘲讽 其实 这个 问题 如果说 简单 也 简单 只要 两个 字 惯性 就 可以 解释 了 如果说 复杂 的话 我们 可能 要 请 出 伽利略 牛顿 爱因斯坦 麦克斯韦 波尔兹曼 阿基米德 等等 大神 今天 我 就 想 杀鸡 用 牛刀 高射炮 打 蚊子 看能 不能 把 这个 问题 彻底 地说 清楚 我们 来 讨论一下 蚊子 为什么 能 在 高铁 上飞 首先 我们 先 来 讨论一下 蚊子 在 地面 上 是 怎么 飞 的 我们 知道 蚊子 它 是 一种 昆虫 是 吧 它 有 两对 翅膀 但是 有 一对 翅膀 就 退化 了 退化 成 这个 平衡 棒 所以 就 只 剩下 一对 翅膀 它 在 震动 翅膀 的 时候 就 可以 产生 一个 向 上升 的 力 那么 这个 力 就 可以 和 它 自身 的 重力 相平衡 只要 你 的 升力 跟 重力 平衡 你 就 可以 怎么样 你 就 可以 悬浮 了 对 吧 所以 悬浮 的 时候 那 就是 上升 力 等于 重力 那么 这样一来 你 就 悬空 而且 静止 了 那么 蚊子 如果 想 往前 飞 其实 难度 也 不大 蚊子 如果 想 往前 飞 的话 它 只要 稍微 调整 一下 自己 翅膀 的 方向 就 可以 了 这个 是 什么 意思 呢 咱们 看 这是 一个 蚊子 对 吧 它 如果 想 往前 飞 的话 前面 的 空气 就 会 往后 吹 这个 蚊子 对 不 对 因为 蚊子 往前 空气 相对 蚊子 是 向 后 如果 没有 风 的话 那么 此时 蚊子 会 受到 一个 重力 的 作用 mg 同时 还会 受到 一个 空气 的 阻力 的 作用 那么 它 如果 还 想 保持 匀速 的话 它 必须 既 抵消 重力 又 抵消 空气阻力 于是 它 的 翅膀 必须 稍微 倾斜 一点 让 它 的 这个 翅膀 所 提供 的 上升 力 的 方向 是 斜 着 的 这样一来 这 三个 力是 可以 平衡 的 换句话说 重力 和 阻力 的 合力 是 朝 左下 的 那么 蚊子 提供 的 上升 力 只要 把 这个 合力 给 抵消 了 蚊子 就 可以 继续 匀速 的 飞行 了 对 吧 所以 在 匀速 飞行 的 时候 它 有 一个 要求 那 就是 上升 力 必须 等于 √((mg)²+f²) 对 吧 利用 勾股定理 我们 就 可以 把 这个 问题 解决 了 好 那 我们 来看 一看 这个 阻力 这个 空气 的 阻力 跟 什么 因素 有关 呢 空气 的 阻力 表达式 非常 的 复杂 我们 可以 简单 地取 一个 公式 比如说 有些 情况 下 空气阻力 表达式 是 (1/2)ρv²CdA 表达式 比较复杂 ρ 是 空气 的 密度 v 是 相对 的 速度 Cd 是 一个 参数 A 是 截面积 我们 现在 别的 参数 都 不管 我们 就 看 这个 速度 v 你 就 会 发现 这个 v 越大 这个 阻力 是 平方 着 增大 对 不 对 所以 这个 蚊子 的 速度 不能 太快 因为 蚊子 的 速度 如果 太快 了 这个 阻力 就 特别 大 阻力 特别 大 的 时候 蚊子 翅膀 提供 的 上升 力 不足以 让 这个 蚊子 抵消 阻力 和 重力 对 吧 所以 蚊子 就 会 停下来 因此 在 地面 上 蚊子 的 速度 是 小于 3 千米 每 小时 的 它 一般来讲 飞 不快 是 吧 飞 不快 那么 飞 不快 的 原因 是 什么 呢 就是 因为 阻力 会 随着 速度 的 增加 而 增加 好 我们 说完 了 这 两个 例子 之后 就 知道 了 蚊子 在 地面 上 如何 悬停 以及 蚊子 在 地面 上 如何 匀速 飞 这 两种 情况 其实 都 用到 了 一个 物理学 的 规律 这个 物理学 的 规律 就 叫做 牛顿 第一 定律 牛顿 第一 定律 告诉 我们 什么 呢 它 告诉 我们 如果 一个 物体 想要 保持 静止 或者 匀速直线 运动 状态 想要 保持 静止 或者 像 蚊子 一样 匀速直线 运动 那么 这个 物体 必须 是 什么 要么 就 不 受力 要么 就 合力 为 0 我们 就 直接 写成 合力 为 0 吧 是 吧 所以 你 悬停 的 时候 你 这个 上升 力要 抵消 重力 你 要 飞行 的话 既 要 抵消 重力 又 要 抵消 阻力 好 这 就是 地面 上 的 蚊子 的 一个 情况 好 那么 现在 我们 让 这个 蚊子 处于 高铁 之中 高铁 的 速度 已经 达到 了 300 公里 每 小时 了 蚊子 还 能够 正常 飞 为什么 呢 这 是因为 地面 上飞 不快 的 原因 是因为 什么 因为 阻力 阻力 产生 的 原因 是因为 空气 相对 于 蚊子 有 速度 但是 如果 你 把 这个 系统 放在 高铁 之中 会 有 什么 结果 呢 高铁 之中 带 着 蚊子 一起 往前 运动 速度 非常 快 比如说 是 300 公里 每 小时 但是 这 里面 的 空气 也 在 运动 对 不 对 蚊子 和 空气 都 往前走 的 时候 它们 是 没有 相对速度 的 既然 没有 相对速度 空气 给 蚊子 就 不会 产生 阻力 所以 这个 蚊子 在 高铁 中飞 的 时候 它 还是 只 需要 抵消 重力 就 可以 了 它 完全 不 需要 抵消 那个 因为 有 300 公里 每 小时 的 相对速度 而 带来 的 强大 阻力 原因 是因为 此时 的 空气 和 蚊子 还有 列车 都 在 高速 运动 是不是 它们 没有 相对 的 速度 这个 v 它 指 的 是 相对 的 速度 对 不 对 当然 这个 问题 我们 如果 再 深入 地 了解 一点 它 应该 叫做 伽利略 相对性 原理 伽利略 相对性 原理 咱们 可以 想象 一下 这个 蚊子 如果 悬停 在 高速 的 列车 之中 它 把 眼睛 一闭 上 它 能够 感受 到 自己 是 高速 运动 的 还是 静止 的 吗 它 感受 不到 伽利略 就 说 了 这样 一个 道理 伽利略 为了 宣传 日心说 写 了 一本 科普读物 叫 《 关于 两种 世界 体系 的 对话 》 写 了 三个 人 在 四天 中 的 对话 其中 在 第二天 的 对话 之中 伽利略 说 了 这样 一段话 当 你 在 密闭 着 的 运动 的 船舱 里 观察 的 力学 过程 只要 运动 是 匀速 的 绝不 忽左忽右 你 将 会 发现 所有 的 规律 都 没有 任何 变化 你 无法 从 任何 一个 现象 来 判定 船 是不是 在 运动 着 即使 船 运动 得 相当 快 你 在 船上 跳跃 的 时候 将 和 以前 一样 在 船 底板 上 跳 过 相同 的 距离 你 跳 向 船尾 也 不会 比 跳 向 船头 来得 更 远 虽然 你 跳 到 空中 的 时候 脚下 的 船 底板 已经 向着 你 跳 的 相反 方向 移动 了 你 不论 把 什么 东西 扔给 你 的 同伴 不论 他 是 在 船头 还是 在 船尾 只要 你 站 在 对面 你 也 不 需要 用 更 多 的 力 水滴 将会 像 先前 一样 垂直 滴进 下面 的 罐子 一滴 也 不会 滴向 船尾 虽然 水滴 在 空中 的 时候 船 已经 行进 了 许多 柞 这 一段话 说明 了 什么 道理 就 说明 了 伽利略 认为 只要 这个 参考系 是 惯性 参考系 所有 的 力学 规律 都 是 保持 不变 的 在 惯性 参考系 中 所谓 惯性 参考系 就是 静止 或 匀速直线 运动 的 参考系 在 惯性 参考系 中 力学 规律 是 不变 的 比如说 蚊子 起飞 这是 一个 力学 规律 你 在 地面 上 看 重力 和 这个 上升 力 抵消 你 就 可以 悬空 你 在 高铁 上 看 虽然 高铁 是 这个 高速 运动 的 但 它 是 惯性 参考系 它 是 匀速 的 所以 你 只要 用 这个 上升 力 抵消 的 重力 你 一样 可以 悬停 对 不 对 力学 规律 是 不变 的 你 在 这个 参考系 之中 你 不 观察 外面 的话 你 是 不能 通过 任何 实验 来 判定 自己 到底 是 静止 的 还是 高速 运动 的 咱们 换 一句 话 来说 就是 这个 蚊子 你 可以 认为 车厢 在 高速 运动 地面 是 静止 的 你 反过来 你 也 可以 认为 车厢 是 静止 的 地面 在 向 后 高速 运动 对 不 对 所以 运动 和 静止 是 一个 相对 的 概念 没有 谁 是 绝对 在 运动 的 当然 伽利略 的 相对性 原理 它 只 说 的 是 力学 规律 是 保持 不变 的 但是 爱因斯坦 多 思考 的 一步 他 就 说 这个 电磁学 规律 在 不同 的 惯性 参考系 中 也 应该 是 保持 不变 的 于是 就 提出 了 相对论 好 这是 地面 上 的 规律 我们 已经 说完 了 所以 所有 地面 上 的 规律 也 都 符合 在 高速 运动 的 车厢 中 是不是 所以 地面 和 车厢 都 是 一样 的 只要 这个 车厢 是 匀速 的 就 可以 好 那么 有 同学 可能 还会 感觉 到 一个 疑问 说 如果 车厢 加速 车厢 一 加速 这个 蚊子 是不是 就 会 甩到 后 玻璃 上 然后 摔死 对 不 对 那 我们 来 讨论一下 如果 这个 列车 存在 加速 的 情况 当然 也 可以 减速 车厢 加速 的 这个 时候 会 有 什么样 的 结果 我们 首先 来 讨论 一个 概念 叫做 惯性力 什么 叫做 惯性力 呢 比如说 你 在 车厢 中 突然 一 加速 这个 时候 你 就 感觉 到 自己 往后仰 了 一下 为什么 往后仰 呢 当然 你 可以 说 因为 车厢 加速 了 而 我 是 匀速 的 所以 我 相对 于 车厢 落后 我 就 往后仰 对 吧 这是 一种 说法 但是 我们 还有 一种 观点 是 这样 的 你 看 假如 这是 一个 车厢 然后 车厢 突然 之间 向前 有 一个 加速度 这个 时候 人会 感觉 往后仰 一下 我们 可以 认为 人 本身 是 受到 了 一个 重力 的 作用 同时 因为 车 往前走 我们 相对 于 车厢 这个 非惯性系 它 有 加速度 的 参考系 人会 额外 多出 一个 力来 这个 力 就 叫做 惯性力 它 是 向 后 的 惯性力 的 大小 等于 质量 再 乘以 参考系 的 加速度 惯性力 这样一来 人 所感 受到 的 合力 是 朝 左下 的 人 所感 受到 的 合力 是 朝 左下 的 叫做 mg' 其中 这个 g' 叫做 等效 重力 加速度 就是说 车厢 突然 往前 一 加速 人会 感觉 到 往后仰 我们 把 这个 往后仰 等效 成 一个 力 这个 力 就 叫做 惯性力 惯性力 大小 等于 质量 乘以 参考系 的 加速度 方向 是 与 加速度 方向 相反 的 惯性力 找 不到 施力 物体 所以 它 跟 普通 的 力 不是 很 一样 就是 一种 等效 的 虚拟 力 好 因为 这个 虚拟 力 的 存在 人 相对 于 车厢 就 往后仰 了 对 不 对 不仅仅 是 人 咱们 看 假如 车厢 中放 了 一桶 水 这桶 水 的 水面 本来 是 平 的 但是 如果 车 突然 加速 了 你 就 会 发现 这个 水面 是 斜过来 的 为什么 斜过来 呢 因为 它 所 受到 的 一个 重力 和 一个 惯性力 等效 重力 加速度 是 斜 着 的 对 不 对 同样 我们 再 来 考虑 这个 蚊子 说 这个 蚊子 在 这个 高铁 中 本来 飞 的 好好 的 飞 的 好好 的 结果 这 车厢 突然 之间 加速 了 车厢 一 加速 蚊子 会 有 什么 感受 呢 蚊子 本来 是 受到 一个 重力 的 mg 车厢 突然 一 加速 蚊子 会 受到 一个 向 后 的 惯性力 ma 此时 蚊子 会 感觉 到 我 好像 往后 落后 了 怎么办 蚊子 会 迅速 调整 自己 翅膀 的 位置 使得 本来 有 一个 向上 的 上升 力 让 这个 上升 力 变成 斜上 对 不 对 让 这个 上升 力 抵消 重力 和 惯性力 就 可以 了 所以 这个 蚊子 所 受到 的 一个 等效 的 这个 等效 的 这个 重力 是 斜 着 的 叫 mg' 你 只 需要 让 你 的 翅膀 提供 的 上升 力 抵消 这个 等效 重力 这个 蚊子 就 依然 可以 相对 于 列车 保持 不 动 蚊子 的 调整 速度 实际上 是 非常 快 的 这个 有 科学家 佐治亚 理工 的 科学家 研究 过 说 下雨天 蚊子 为什么 不会 被 雨 拍 死 用 高速摄影机 去 记录 这个 过程 结果 发现 如果 这个 雨 打 到 蚊子 的 翅膀 上 这个 蚊子 就 会 迅速 转身 让 这个 水滴 过去 如果 正好 打 到 蚊子 的 身上 它 就 会 迅速 下降 下降 一段时间 之后 再 翻身 总而言之 它 就 非常 快 的 能够 调整 自己 身体 的 位置 所以 这样一来 你 车厢 突然 一 加速 只要 你 的 加速度 不太大 那 我 总是 可以 用 我 的 上升 力 来 抵消 你 的 惯性力 和 重力 的 这样 蚊子 还是 可以 保持 跟 车厢 静止 我们 如果 具体 来算 一算 在 这个 高铁 上 加速度 其实 不太大 高铁 的 加速度 大约 最大 加速度 也 就是 0.5m/s² 所以 它 的 加速度 比较 小 而 重力 加速度 是 10m/s² 所以 如果 你合 起来 这个 g' g' 实际上 就是 √(a²+g²) 它 也 就 等于 10.01m/s² 其实 不大 跟 重力 加速度 差不多 所以 在 高铁 加速 的 时候 蚊子 可以 轻轻松松 的 保持 跟 高铁 的 同步 我们 还 可以 换 一种 想法 去 理解 这个 问题 我们 在 外面 去 看 车厢 加速 了 所以 这个 人 受到 了 一个 向 后 的 惯性力 但是 这个 车厢 里 的 人 他 根本 不 知道 自己 是不是 在 加速 他 只要 不看 外边 的 他 就 不 知道 自己 加 不 加速 此时 他 突然 感觉 到 自己 的 重力 好像 是 斜 下 那么 就 存在 两种 可能 第一种 可能 是 车厢 加速 因为 有 惯性力 所以 他 受到 的 合力 是 斜 下 的 第二种 可能 是 这个 车厢 根本 就 没有 加速度 而是 地球 的 重力 突然 变 了 地球 的 重力 方向 变成 斜下 了 并且 地球 的 重力 大小 也 稍微 变大 了 一点 这 两种 情况 对于 人 来讲 他 是 没有 办法 区分 的 而 这个 观点 我们 就 管 它 叫 爱因斯坦 的 等效 原理 爱因斯坦 的 等效 原理 这是 广义 相对论 的 一条 基本原理 爱因斯坦 的 等效 原理 说 的 是 什么 呢 他 就 说 一个 参考系 存在 着 加速度 它 和 这个 参考系 里边 的 物体 受到 的 引力 是 等效 的 是 吧 加速度 和 引力 等效 他 就是说 假如 这个 车厢 是 在 向前 加速 的 他 就 等效于 这 车厢 里边 的 每 一个 物体 都 受到 了 一个 向 后 的 一个 引力 对 吧 如果 这个 车厢 是 向前 运动 而且 减速 的 这 就 等效于 它 受到 了 一个 向前 的 一个 引力 是 吧 所以 这个 车厢 如果 一会 加速 一会 减速 你 知道 这个 蚊子 会 感受 到 什么 吗 蚊子 根本 就 不 知道 这个 车厢 到底 是 在 加速 的 还是 在 减速 的 它 看不到 外边 是 吧 它 视力 不好 但是 它 能够 感受 到 重力 所以 它 就 会 感觉 到 这个 重力 一会儿 是 朝 下 的 一会儿 车厢 一 加速 我 这个 重力 就 朝 左下 车厢 再 一 改变 速度 重力 就 往 这个 方向 是 吧 然后 你 车厢 又 突然 减速 了 这个 重力 就 这个 方向 重力 就 这个 方向 所以 你 就 会 感觉 到 这个 重力 的 方向 一直 在 变 而且 大小 也 一直 在 变 是 吧 如果 你 这么 晃晃 得 多 了 蚊子 跟 人 一样 没准 这 蚊子 就 吐 了 是不是 就 吐 了 这 也 是 晕车 的 原理 如果 这个 车 不停 的 加速 减速 加速 减速 的话 你 会 感觉 到 重力 的 大小 和 方向 在 不停 地变 就 好像 这个 地球 在 不停 地 歪来歪去 一样 所以 人 才会 晕 是 吧 好 那 我们 也 可以 用 这个 等效 原理 来 解释 这个 问题 因为 这个 加速度 不太大 所以 蚊子 还是 可以 保持 跟 车厢 相对 静止 不过 还有 一件 事 这个 车厢 在 加速 的 时候 会 不会 有 空气 的 运动 呢 如果 车厢 在 加速 的 过程 中 空气 剧烈运动 形成 了 很大 的 风 的话 那么 这个 蚊子 不 也 就 会 吹 到 后 车窗 上去 吗 咱们 来 考虑 这个 问题 要 考虑 这个 问题 又 要 请 出 两位 大神 了 一个 大神 叫做 麦克斯韦 麦克斯韦 还有 一位 大神 叫做 波尔兹曼 麦克斯韦 和 波尔兹曼 他们 研究 了 在 各种 情况 下 空气 的 分子 分布 情况 我们 称之为 麦克斯韦 - 波尔兹曼 分布 尤其 是 波尔兹曼 他 研究 了 在 重力 场 中 空气 分子 的 分布 情况 比如说 这是 一列 火车 这是 一列 火车 的 车厢 是 吧 车厢 那边 有 空气 分子 但是 空气 分子 它 并 不是 均匀分布 的 是 吧 越往 底下 的 这个 空气 分子 它 就 越 密集 中间 的 这个 地方 空气 分子 就 稍微 稀疏 了 一点 再往 上 这 空气 分子 就 更加 的 稀疏 了 一些 所以 如果 我们 要是 画 一个 图 的话 横坐标 是 高度 z 纵坐标 是 空气 分子 的 密度 它 实际上 是 这个 样子 的 它 是 这么 降 的 如果 我们 把 公式 写 出来 叫 n=n₀e^(-mgz/(RT)) 这里 边 其他 的 数字 都 非常复杂 咱们 也 不用 管它 这里 边 有 个 z 你 看到 了 吗 这个 z 就是 高度 的 意思 你 高度 越高 这个 空气 的 分子 数 密度 就 越 小 这里 边 还有 一个 重力 加速度 g 有 g 的 这个 影响 好 那么 现在 这个 是 匀速 的 运动 的 列车 如果 这个 列车 突然 之间 有个 加速度 刚才 我们 说 过 了 一旦 这个 列车 有个 加速度 就 会 出现 一个 什么 就 会 出现 一个 对 里边 物体 的 惯性力 所以 这个 车厢 的 重力 已经 不像 刚才 那样 了 刚才 的 重力 加速度 是 朝 下 的 现在 的 重力 加速度 怎么样 是 朝 斜 下 的 对 不 对 重力 加速度 是 斜 下 的 有 一个 重力 g 还有 一个 往 左 的 这个 惯性力 这样一来 你 就 会 发现 此时 的 空气 分布 应该 是 这样 它 这个 更 密度 大 的 地方 集中 在 左下角 是不是 然后 这个 密度 中等 的 部分 是 在 这个 部位 然后 这个 密度 小 的 部分 是 在 这个 部位 形成 了 这样 的 一种 分布 那么 你 从 左边 这个 分布 变到 了 右边 这个 分布 空气 分子 一定 会 发生 一点 移动 会 不会 形成 风 呢 不会 为什么 因为 这是 一瞬间 的 就是 每 一个 空气 分子 只 移动 了 很小 的 距离 你 就 可以 从 这种 分布 变成 这种 分布 对 不 对 就 好像 一个 装得 很 满 的 一个 储钱 罐 你 掉 了 个 每 一个 硬币 都 会 那么 动 一点 发出 哗啦一声 立刻 就 停 了 对 吧 不会 持续 不断 地 出现 硬币 的 移动 是 吧 因为 硬币 已经 基本上 填满 了 这个 储钱罐 它 只要 移动 一点点 就 会 出现 一个 重新 的 分布 所以 突然 之间 加速 的 时候 的确 在 加速 那 一瞬间 空气 分子 会 有 一点点 变化 所以 这个 蚊子 会 感觉 唉 怎么 不对劲 是 吧 稍微 有 那么 一瞬间 但是 很快 当 你 加速度 稳定 了 之后 它 这个 空气 分子 重新 达到 了 这种 平衡 的 分布 状态 它 就 不会 感觉 到 任何 的 风 了 此时 它 只是 感觉 到 自己 的 这个 重力 好像 有 一点点 变化 我 只要 调整 一 调整 我 就 还是 可以 在 这个 火车 上飞 过 一会 火车 匀速 了 它 就 会 感觉 到 自己 这个 重力 又 重新 调整 回来 了 对 吧 所以 它 依然 可以 在 火车 上 自由 地 飞 好 这个 问题解答 到 这里 基本 就 差不多 了 不过 我 突然 又 想到 了 一件 事 就是 在 很多年 前 柯南 有 一个 剧场版 名字 叫 《 贝克 街 的 亡灵 》 我 上 大学 的 时候 看 了 这个 剧场版 这个 剧场版 里面 最后 的 一个 情节 是 柯南 和 他 的 小伙伴 在 一列 没有 办法 刹住 车 的 高速 运动 的 火车 上 停不下来 了 再 往前 就 一定 是 车毁人亡 结果 柯南 就 想 了 一个 办法 救 了 自己 和 同伴 的 命 怎么 救 的 呢 他 找到 了 一个 货车 的 车厢 这个 货车 的 车厢 里面 堆满 了 红酒 灌子 把 这 红酒 灌全 打破 是 吧 打破 了 之后 这些 红酒 就 布满 了 车厢 然后 这个 柯南 就 钻 到 了 就 钻 到 了 这个 红酒 的 这个 里边 是 吧 这样 的 就 钻 到 了 这个 红酒 里边 此时 柯南会 受到 一个 重力 mg 还有 一个 红酒 的 浮力 对 吧 然后 当 这个 车厢 撞 了 之后 这个 红酒 就 对 柯南 产生 了 缓冲 最后 柯南 就 没 死 大家 想想 这个 有没有 可能 是 吧 咱们 琢磨 琢磨 这 事 因为 这个 柯南 受到 重力 重力 是 mg 同时 受到 了 红酒 的 浮力 我们 知道 根据 阿基米德 浮力 原理 浮力 等于 什么 等于 ρ_ 液 gV 对 吧 因为 人 的 密度 和 水 的 密度 差不多 所以 浮力 基本上 是 可以 抵消 重力 的 所以 柯南 处于 一种 平衡 的 状态 他 可以 随着 这个 列车 一起 往前 运动 那么 突然 之间 这个 列车 就 撞 了 列车 一撞 它 的 加速度 是 向 哪 的 是 向 后 的 注意 这个 加速度 非常 大 可能 比如 3 个 g 4 个 g 5 个 g 6 个 g 都 有 可能 加速度 非常 大 是 吧 加速度 向 后 这样一来 这个 车厢 里面 的 物体 就 会 受到 一个 向 哪 的 惯性力 向前 的 惯性力 因为 惯性力 跟 加速度 是 反向 的 是 吧 所以 这个 柯南 他 在 车厢 里边 他 其实 会 受到 他 其实 会 受到 一个 向下 的 重力 以及 向前 的 惯性力 向下 的 重力 以及 向前 的 惯性力 他 实际上 合力 是 向斜 下 的 就是 柯南会 感觉 到 自己 的 等效 重力 是 斜 着 的 叫 mg' 对 不 对 那么 此时 浮力 还 能 不能 抵消 掉 呢 幸好 水 也 是 这么 认为 的 水 也 认为 水 就 这个 红酒 它 也 认为 好像 重力 是 斜 着 的 加速度 是 g' 所以 红酒 给 柯南 提供 的 浮力 也 是 这个 方向 的 这个 浮力 就是 ρ_ 水 g'V 对 吧 浮力 也 变大 了 同时 方向 也 斜过来 了 这样一来 这个 浮力 依然 可以 和 柯南 的 等效 重力 抵消 所以 即便 这个 车厢 的 加速度 很大 浮力 依然 可以 拖住 柯南 可以 让 柯南 跟 这个 车厢 保持 相对 静止 这 就是 因为 柯南 的 密度 跟 水 是 差 不太多 的 所以 他 的 这个 设计 其实 是 符合 科学 道理 的 大家 会 发现 生活 中 一个 很 简单 的 现象 如果 我们 仔细 去 分析 可能 蕴藏 着 很 深刻 的 物理 内涵 不过 我们 还是 要 指出 对于 一个 问题 的 理解 实际上 是 分 层次 渐进 的 比如说 对于 幼儿园 或者 小学生 我们 要 解释 这个 问题 的话 那 绝对 是 惯性 就够 了 但是 对于 高中生 大学生 如果 还是 用 惯性 去 解释 这个 问题 的话 格局 就 小 了 我们 就 应该 再 仔细 讨论一下 有 加速 的 情况 下 蚊子 是 怎么 飞 的 这样 才能 获得 更加 精确 的 认识 但是 不能 因为 我们 有 了 更加 精细 的 模型 就 认为 那个 粗糙 的 模型 是 错误 的 甚至 去 嘲笑 小学生 的 答案 最后 留 一个 思考题 吧 奥运会 马上 就要 开幕 了 如果 以后 人类 征服 了 月球 在 月球 上 搭 了 一个 大棚 也 举办 月球 奥运会 的话 请问 在 月球 表面 的 跳高 冠军 大概 可以 跳 多少 米 高 呢 这 同样 是 一个 具有 多层次 回答 的 问题 看一看 大家 能够 回答 到 哪 一层 大家 如果 喜欢 我 的 视频 可以 在 YouTube 账号 李永乐 老师 里 订阅 我 点击 小 铃铛 可以 第一 时间 获得 更新 信息
