第677章 经典力学(第2页)

 方梦华微微一笑，目光深邃：「好，那就从这本书开始吧。」 

 烛火摇曳，映照着三人的身影。一场关于物理学的启蒙，正在悄然展开。 

 王士元凝视着那些字，眉头微皱，像是在思索什么。方敏则已经坐得笔直，双手撑着下巴，等待姑姑开讲。 

 「你们刚才学的力学定律，描述的是力与运动的关系。但如果我们进一步考虑物体运动时所耗费的能量，事情就变得更加有趣了。」方梦华一边说，一边拿起桌上的一个茶杯，轻轻举起来，又放下。 

 「这样举起来，就是对茶杯做了功，因为我给它施加了力，并让它移动了一段距离。」她指著书页上的文字，继续解释，「功的计算公式是力与移动距离的乘积，还要考虑方向。」 

 王士元点点头：「所以，如果力的方向与移动方向一致，则功最大？若是垂直于移动方向，则毫无作用？」 

 「没错。」方梦华微微一笑，「比如你拿着一个水桶站着不动，手虽然使力提着桶，但桶没有上下移动，对它就没有做功。」 

 方敏歪着头思索片刻，忽然道：「那功率又是什么？」 

 「功率指的是做功的快慢，定义为单位时间内完成的功。」方梦华拿起桌上的茶杯，「比如我用一样的力气把这杯茶慢慢提起，或者一瞬间用更大的力提起来，两者做的功相同，但后者的功率更大。」 

 「原来如此！」方敏恍然大悟，「难怪有些人力气大，但扛着重物走不远，因为他们做功虽多，却没法持久？」 

 「正是。」方梦华点头，随即又在纸上写下动能、势能、机械能，并画了一个简单的抛物线。 

 「这里有两种重要的能量——动能和势能。动能是物体因运动而拥有的能量，公式是质量与速度平方的乘积。速度越快，动能越大。」 

 王士元沉思片刻：「所以同样一支箭，若速度加倍，动能就会变成四倍？」 

 「对。」方梦华微笑，「这就是为什么弓箭手在射箭时，拉弓越满，箭速越快，威力也越大。」 

 「那势能呢？」方敏指着另一个词问道。 

 「势能是物体因位置不同而储存的能量。」方梦华用笔在纸上画了一个高处的石头，「比如一颗放在悬崖上的石头，比放在地上的石头有更大的重力势能。公式是质量、重力加速度、高度三者的乘积。」 

 「所以……瀑布能推动水车，是因为水从高处落下时，势能转换成了动能？」王士元若有所思。 

 「没错。」方梦华点点头，「这就是机械能守恒的概念——动能与势能可以相互转换，但总量不变。」 

 「动量，简单来说就是质量与速度的乘积。」她看向王士元，「你猜，为什么比武时，小巧灵活的对手能闪避重击，但如果是一头狂奔的牛，即便动作再灵活的人，也难以正面拦下？」 

 王士元低头思索，恍然道：「因为牛的质量大，即便速度不快，动量依然巨大？」 

 「正是。」方梦华微笑，「而动量守恒则告诉我们，如果没有外力作用，物体的总动量是不变的。」 

 王士元陷入沉思，忽然想起了一件事：「难怪撞球时，一颗球击中另一颗球，自己会减速，而被撞的球会加速……」 

 「没错，」方梦华轻轻一敲案几，「这便是动量守恒。」 

 「接下来，我们来讲浮力和压强的关系。」方梦华拿起笔，在纸上画了一个简单的水池示意图，「你们看，物体浸没在水中时，会受到向上的浮力，这个浮力等于物体排开的水的重量——这就是阿基米德原理。」 

 「阿基米德？」王士元若有所思，「这人是……」 

 「嗯，算是拂菻国古代的一位大贤者吧。他发现这条定律时，据说高兴得直接从澡盆里跳了出来。」方梦华笑道，「不过这是传说，是真是假无从考证。」 

 王士元若有所悟地点点头，低头默算了一下：「所以说……船之所以能浮在水面上，是因为它排开的水的重量等于自身重量？」