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趣味物理学
1.3.1 1.1 我们的行动到底能有多快?

1.1 我们的行动到底能有多快?


优秀的田径运动员跑1500米时的竞赛成绩是3分35秒(1978年的世界纪录是3分32.2秒)。经过一个简单的换算,我们可知:这名优秀运动员的速度竟然有每秒钟7米之多,这比一个人的正常步行的速度(每秒1.5米)要快几倍。显然,这两个速度实际上是不能进行比较的,虽然步行者的速度每小时只能走5千米,但他却能连续走上好几个小时,而运动员的速度虽快,却只能够持续很短的时间。在急行军时,步兵的平均速度只有赛跑者的三分之一;即每秒钟2米左右,或每小时7千米多些,但是,跟赛跑者相比,他们可以走很远很远的路程,这是赛跑者根本无法与之相比的。

我们再来看一看行动缓慢的动物们的速度,比如蜗牛或者乌龟,将它们的速度与人的正常步行速度相比,可有趣啦。蜗牛这个背着重壳的软体动物,可以说是动物界的“缓速冠军”,它的速度是每秒钟前进1.5毫米,换算一下,即每小时5.4米——这可是人步行速度的千分之一!另外一种缓行动物就是乌龟,当然它比蜗牛爬行得要快一点儿,它的平均速度是每小时70米,与蜗牛相比是五十步笑一百步啦。

与蜗牛、乌龟相比,人显然敏捷得多。可是,我们再与周围其他一些速度并不是很快的东西相比,那又是另外一回事啦。是的,人并不用费太大的力气,就可以跑过大平原上顺流而下的河水,稍用点儿劲,也能追上中等速度的微风。当然,若要跟飞行速度每秒5米的苍蝇来比赛的话,那人可得借助滑雪橇在雪地上滑行,才有可能胜出。如果想追过一只正在拼命逃命的野兔或是一条死命追逐的猎狗的话,那么即便你骑上“赤兔马”也白搭。至于想跟老鹰比赛,那你只能坐上飞机了。

谢天谢地,正是借助人类发明的机器,使原本速度并不算快的人类却成了这个世界上速度最快的动物。

我们来看下列事例。苏联制造的带潜水翼的客轮,时速可达60~70千米。而人类所用的陆地上移动工具速度更快,苏联的客运火车时速可到100千米,新型轿车吉尔-111(图1-1)时速可达170千米,就算是老式的“海鸥”轿车,最高时速也可达160千米。

图1-1 吉尔-111型轿车

而对于现代飞机的速度来说,上面的交通工具是小巫见大巫。苏联使用较广的民用飞机图-104和图-114(图1-2)的平速时速约有800千米。以前,对于飞机制造者来说,使飞机的航速突破音速(330米/秒,或1200千米/小时)还是一个难题,随着喷气式飞机的出现,这个难题已被克服。现在,新型的小型喷气式飞机的速度已达2000千米/小时。

图1-2 114喷气式客机

当然,人类制造的工具还可以达到更高的速度。如飞行在大气层边缘的人造地球卫星的速度已达8千米/秒。而驶向太阳系其他行星的飞行器,其所获得的初始速度已经超越了第二宇宙速度(11.2千米/秒)。

我们现在看一看下面的速度比较表:

(续表)