脑筋急转弯

这里还有一个同样折磨人的问题。在一列从彼得格勒开往莫斯科的火车上,是否存在一个运动方向与火车前进方向相反的点?我们发现,这样的点的确存在。无论何时,你都能在这列火车的任何一个轮子上找到这样的点,它们就在车轮凸出的边缘(轮缘)底部。火车前进时,这些点会向后运动。下面的实验会告诉你这个现象背后的原理,你可以轻松地自己完成。用橡皮泥把一根火柴粘到一枚硬币上,让火柴沿着硬币直径向外伸出,如图8所示。将硬币和火柴一起竖着放到一根平置的直尺边缘,用拇指固定二者的接触点——C。然后来回滚动硬币。你会发现,火柴伸出部分的FED点运动方向不是向前,而是向后。火柴末端的D点离硬币边缘最远,它向后运动的迹象也最明显(D点移动到了D’)。

图8 硬币向左滚动,火柴伸出部分的FED点向右运动

火车轮缘上的点的运动情况也是这样。所以现在我告诉你,火车上的某些点不是向前运动的,而是向后,你不应该感到惊讶。的确,这种向后的运动持续的时间非常非常短,但在一列飞驰的火车上,除了我们习以为常的运动以外,的确还存在向后的运动。图9和图10解释了这种现象。

图9 火车轮向左滚动,轮缘下半部分转动方向与其相反

图10 上图:这条曲线(摆线)是滚动的车轮边缘的每一个点共同画出来的。
下图:这条曲线则是火车轮缘上的每一个点画出来的