送给孩子的礼物教子手札之大轮子和小轮子
子:爸爸,你见过比人还要高的轮胎吗?
父:有啊,怎么了?
子:哦,我只是在电视里见到过,感觉好奇怪呀!
父:不一样的车辆,需要不一样型号的轮胎,这有什么好奇怪的?
子:只是为什么这些轮胎有大有小呀?
父:需求不一样啊!同样类型的车辆,它们的轮胎型号一般都是一样的,只有不同类型的车辆,才会使用不同类型的轮胎呢!
子:爸爸,我一直有个疑问,就是这些车辆,为什么不用大大的轮胎呀?这样子的话,同样转一圈,大轮胎走的距离可比小轮胎走得远多了。
父:呵呵,原因很多哦!比如美观,你车那么小,要是安装一个大轮胎,就很不协调,不好看。但是最主要的还是一个角动量守恒的原因。
子:角动量守恒?
父:嗯,这个知识你以后会学到的。
子:那你现在先说说呗。
父:呃,好吧,我就稍微说一点好了。你看过花样滑冰吧!
子:嗯,看过啊,怎么了?
父:你看那些运动员在做原地旋转的时候,有没有发现一个现象,就是他们双手张开的时候,转的速度不快,可是当他们把手收到胸前或者举在头顶的时候,旋转的速度就变得非常快了。
子:咦,好像是这样的呀!
父:这里就有一个角动量守恒的原因。
子:怎么说的嘛?
父:就是双手张开的时候,它要带动远处的手臂旋转,使得旋转的半径变长,更费力了,而收回来的时候,就只要带动手臂原地旋转,这旋转的半径就变短了,在使用相同力量的时候,这边省力了,那速度就变得更快了。
子:哦,好吧。那车轮子呢?
父:一样的道理啊,你想要用大轮子,那在相同动力的作用下,小轮子转了两圈了,你大轮子还没转过半圈。所以它们实际转过的距离相差无几,而且因为大轮子质量大的原因,可能转过的距离,还没有小轮子转的远呢!
子:啊?这样啊!那用更大的动力呢?
父:可以啊,你看现在很多改装车,就是提高了动力,然后轮胎也换大一点的,可是也很有限,毕竟是汽车行业这么多年的经验,目前的轮胎规格,还是最合适的。另外,不同的动力,它是对应不同类型的车辆的。比如你说的那个轮胎比人还高的车,应该就是工程车了,它动力更强大,而且因为工作需要,它的装载量也大,工作环境比较差,又高又大的轮胎,正好可以满足那些需要。还有一点,一般动力越强的车,它的成本也就越高。
子:哦,对了,为什么一般的车,它都只有四个轮子,可是垃圾车或者公交车,它的轮子却有那么多个呢?
父:因为工作需要啊!这些车辆装载的重量都很大的,四个轮子撑不住呀!要是用大轮子,在城市里运行起来也不方便,所以就用多个小轮子咯。
子:我在电视上见过一种车,它有好多好多个轮子呢,用来运大件的货物。
父:嗯,那也是为了方便运输嘛,而且那样的大件货物需要的动力更大,一般的单个发动机,很难达到那个程度,所以就用多个发动机来提供动力。这样叠加之后,便解决问题了。
子:那决定汽车轮子大小的原因好多呀!
父:那可不,但是汽车行业发展这么多年,早就摸索出一套最适合的模式了。
子:嘿嘿,之前我还想着,用大齿轮带动小齿轮,然后小齿轮带动同轴的大齿轮转动,可以达到一个增速的目的。
父:那你是没有考虑动力了!一个稳定的动力源,它所带动的动力效果,都不会超过它的动力输出的。
子:就是你之前说的那个角动量守恒吗?
父:嗯,算是吧!其实角动量守恒这个知识,在我们生活中的应用,非常的广泛,日后,你认真观察,会发现好多呢!
子:是吗?
父:当然是了!往大了说,它能影响地球的自转速度,往小了说,它能影响花样滑冰运动员的旋转速度。
子:还能影响地球的自转速度?
父:当然了!举个例子,假设月球变没有了,那么我们地球的自转速度,是变快了,还是变慢了?又或者没有改变!
子:呃,应该是变快了吧!
父:呵呵,为什么我们人类会成为万物之灵,就是因为我们学会了利用工具。而知识,也是我们所利用到的工具,并且是最重要的一个工具。我希望你们好好学习知识,掌握更多的工具,将来能过得更轻松一些。
子:哦,我知道了!
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