到处都是卫生纸
(图片来源:pixabay)
如果你也有一个淘气的弟弟,让我猜猜,你家的卫生间是不是也常发生这一幕:卫生纸被拉扯得到处都是,甚至扯出卫生间,跑到了地板上。
“弟弟!你不要闹了!”当我这样教训他时,他却说,“这不是我的错。”
那到底是谁的错呢?其实,这都是因为卫生纸具有惯性。
惯性是谁?惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,是所有物体都有的属性。
这个概念一开始来自伽利略,后来被称为牛顿第一运动定律。第一运动定律说:每个物体都要继续保持它的静止状态和匀速直线运动状态,除非所施加的外力迫使它改变这种状态。物体所呈现出的维持静止或运动状态不变的性质称为“惯性”。
想一想在地板上玩球的时候,当你踢到球时,球就开始运动。此后,虽然你的脚已经没有再给球施加外力了,但因为这个球自身具有惯性,它仍在不停地滚动,直到撞了墙壁,或者受到摩擦力而渐渐停下来。任何物体在任何时候都是有惯性的。
因为具有惯性,物体会想要保持原来的运动状态,而对运动状态的改变作出抗拒。让我们来举几个生活中的例子吧。
当汽车急转弯时,你是否会身不由己地向旁边倒?这是因为在转弯之前,车子以直线运动,你跟汽车一起向前做直线运动。当转弯时,车子改变了运动方向,但由于具有惯性,你的身体仍然要保持原来运动的状态,所以你会向原本的直线路径一侧倒。
突然刹车时,你会猛地向前移动(这也是我们要系安全带的原因);用力搅动牛奶杯,当你停止搅动后,牛奶还会继续旋转一阵;纸飞机离开手以后还会继续飞行;赛跑冲刺时,跑过终点后无法马上停下来;猛骑几下自行车后,车子能自己滑行一阵……这都是由于具有惯性,物体想要保持原来的运动状态。
而在卫生间中,我们的例子是一卷悬挂起来的卫生纸卷。首先,慢慢拉一下,卫生纸就会展开,物体在运动!如果卫生纸足够多的话,它可能会持续滚下去,就像你弟弟做的一样。现在,握住卫生纸的末端,快速拉动!你手中的纸张是不是立即撕开了?这就是你需要用的量,而不会像第一种情况那样,卫生纸弄得到处都是。
为什么你慢慢地拉动卫生纸,松手之后,它也会自己滚下去?相反,快速拉动就能撕下一小片?正如上面所有例子的答案——物体具有惯性。
当你慢慢拉动卫生纸时,纸卷会开始运动。一旦开始运动,由于具有惯性,纸卷就会继续运动。而小孩子可能没有掌握这个力度,把卫生纸扯得到处都是,也没能扯断他们想要用的那一片。
而在第二种情况下,后面大量卫生纸卷的惯性使它保持静止,而较小的卫生纸则因为你的快速拉动而立即撕开。这才是正确的扯卫生纸的方法。
看来,真的不是弟弟的错,要怪就怪惯性吧。
参考资料:
http://seven-oaks.net/eureka-toilet-paper-inertia/
https://kids.kiddle.co/Inertia
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%85%A3%E6%80%A7#%E6%85%A3%E6%80%A7%E7%9A%84%E8%B5%B7%E6%BA%90
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E7%89%9B%E9%A1%BF%E7%AC%AC%E4%B8%80%E8%BF%90%E5%8A%A8%E5%AE%9A%E5%BE%8B
作者:董依明
审稿:张轩中(科普作家,中国物理学会会员)