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第2节弹性

橡皮筋比较常见,拉开就能感觉到它的收缩力,拉得越开,收缩力越大,是另外一种使用很频繁的工具,也有同样效果。

物体形状发生变化,有一种恢复原形状的趋势,而这种趋势的表现就是弹性。衡量弹性的大小就是弹性力。

英国人胡可给出了以他名字命名关于弹性的定理,弹性力的大小和形变成比例关系。

日常生活中,大量存在着弹性的使用。从玩具到乐器,无所不在。因为物体的形变可以有很多形式,对应弹性也表现为很多种形式。以弹簧为例,沿着弹簧的纵向,拉伸或压缩,就产生相应的拉力或弹力。将弹簧扳成弓形,则产生侧向的弯力。像开锁一样扭弹簧,则产生扭力。这些力,都是以恢复原形状的作用方向命名,都可以统一命名为弹性力。

特别的弹簧:空气,可以大幅度压缩在密闭的空间。当气体压缩后,产生弹力。

生活中出现的弹性:

1简易弹簧秤

2席梦思床垫

3锁

4发卡

观察生活中出现的各种弹性,并分析对应的弹力是何种情况。

有条件的情况下,尝试使用细铁丝制作弹簧。 在一根圆棒上比如擀面杖、竹竿,最好是一端稍粗,一端稍细,方便取下铁丝,用细铁丝均匀缠绕,固定较长时间后取下。检验这个弹簧,在什么情况下,可以有效产生弹力,在什么情况下,失去弹性。

弹性的应用非常早,在狩猎时代,标枪和弓箭是史前时代的最强有力工具,人类借助这些工具配合陷阱,可以战胜力量和速度远胜人类的猛兽。

古代的军事应用:

1弓箭

弓臂是

本章未完,请翻页由弹性好的材料制作,弓拉开后弓臂产生极大的弹力,由弓弦将力传至箭上,使箭获得很大的发射速度。

弩是弓的变形,有箭的导向板和弦的卡座,由扳机决定发射与否。

弓的优点:在单位时间内,弓可以射出更多的箭,弓的个头可以做的较小反曲弓,便于携带,操作便利、灵活,对箭的要求低。更适合地形复杂的丛林、快速移动的骑兵。

弓的缺陷:弓全凭操作者的臂力,在持续发射30只左右后,弓箭手力气基本耗尽。射击的准确度完全依赖操作者的感觉,要对弓箭手进行长期训练才能合格。

整体而言,对器具的要求低,对操作者的要求高,适合游牧部落使用。

弩的优点:操作人员稍做培训即可使用,可以使用腰部力量和腿部力量增加上弦,精度高,威力大。可以小型化作为一次性攻击武器,大型化可以攻击工事、营地。秦明蹶张弩、腰开弩,三国连弩,唐床弩,宋神臂弓。

弩的缺点:射速慢,对箭的加工精度要求高。本身较大,运输条件要求高,后勤压力大。对器具的要求很高,对操作者的要求低,从制作到维护,文明程度高才能大规模制作使用。特例:连弩可以持续发射,是古代版的冲锋枪。但威力相对小,对箭的加工精度要求很高。

2投石器

原理和捕鼠器相同。通常的捕鼠器是由扭力弹簧组成,诱饵触动扳机。投石器依靠扭绞绳索产生力量弹射。弹射杆平时是直立的,杆的顶端是装弹丸的开口容器,杆的下端插在一根扭绞得很紧的水平绳索里。弹射时,先用绞盘将弹射杆拉至接近水平的位置,容器内放进弹丸。松开绞盘绳索时,弹射杆恢复到垂直位置将弹丸射出。

类似装置有

本章未完,请翻页:古希腊投石车、三国霹雳车、北宋旋风炮。自宋开始,火药开始进入军事领域,于是投掷火药包,称之为霹雳炮。并且开始出现原始的火、枪,由火药产生推动力来发生弹丸,称之为突火、枪。砲逐渐过渡到炮。在明时期,神机营就是专业火器营。

思考:

1物体形变后,什么情况下,不产生弹性?

2铁丝和钢丝的成分主要都是钢,但钢弹性比铁好,实际使用的弹簧都是各种钢制品。

3固体产生弹性,比如弹簧,气体产生弹性,比如气、枪。液体能产生弹性吗?

观察:

1如果有高压锅,比较高压锅放气和和气球放气的异同。

2检查自制的铁丝弹簧,观察何时有弹性,何时无弹性。

3给自行车车胎打气,检查满、半满情况下,骑车的感觉。路况较差的道路上更易体会。

4f1赛道内侧,尤其是弯道附近,放满了轮胎外胎。为什么?

5体育中的蹦床比赛,观察比赛中运动员的动作和最后结束时动作的差别。

本章完

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