苹果总是往下落是怎么回事
这是生活中最常见的现象：树上的苹果成熟了就自然而然地往下落。好奇的孩子见了常常要问，苹果为什么向下落？为什么不往上飞，或往其他方向掉？稍懂物理学常识的人便会解释，这是地球引力的作用。
在地球上，无论什么东西都要受到地心引力的作用。在地球周围的空间中，不论什么物体，如果没有一个和地心引力相反的力支持它，就会向地心下落。物体由于地球吸引而受到的垂直向下的力叫重力。
我们生活在地球上，每时每刻都要和重力打交道。例如，一块不规则的硬纸板，从什么地方打孔穿线才能平稳地提起来？吊车准备把粗大的钢管吊在大型平板车上，吊钩应当吊在哪里？
要解决这些问题，不仅要知道用力，还要想一想这个力应当作用在哪儿。通过实验你会发现，要提起圆纸板，线从圆心穿过就行了；长方形和平行四边形纸板，只要找到对角线的交叉点，轻轻一提就起来；三角形找准三条中线的交叉点即解决问题。
原来任何东西都有一个重心。地球的引力就作用在这个点上。
重心不仅是地球对物体力的作用点，而且与物体的稳度关系极大：重心越低，稳度越大。重心如果低于支撑点，物体就更加稳定。在生活中，用降低重心来提高稳度的例子很多。
拔河比赛，不仅要巧妙地用力，而且要把重心放低，增加身体的稳度。货车上装东西，总是把重的货物装在下面，轻的货物装在上面，而且货物不能装得太高。
高高的塔式起重机要把成吨的器材提上高楼，就必须提高它的稳度。所以，设计者在塔式起重机的下边做了一个压重架，在压重架里放进了很多重的钢锭，这样就使起重机的重心得到降低，增加了稳度。
可是有时候也会出现意外情况。重心低的东西反而比重心高的东西容易倒，这又是怎么回事？如用手指顶住一支铅笔和一支竹竿，同时放手，竹竿倒下来就慢得多。
秘密何在？原来任何物体要倒总是需要一定的时间。物体跌倒的时间和重心的高度有关。重心高的物体跌倒的时间要长一些。杂技演员就是利用这一原理来顶竹竿的。不论是他用手、额头、下巴，还是身体的其他部位来顶竹竿，由于长竹竿跌倒的时间比较长，他在下面不停地调整平衡位置，所以竹竿像粘在身上似的。
背道而驰的两种力
当你在湖面上划船，一艘小船向你冲来，为了阻止它撞上你的船，可用桨将这只小船推开。这时你会发现，两艘船同时移动。因为你推另一艘船时，那艘船也以相同的力推你的船。要想从岸上跳上船，脚用力一蹬地，地给人相同的作用力，人才能跳到船上。用木板砸钉子，钉子往下去，同时也给上面的木板以反作用力。拉车子也一样，你用绳子拉车的时候，同时也会感觉到绳子在向后拉你，把你的肩头勒出一道沟。总之，力是两个物体间的相互作用。一定要有两个物体相互作用，才有力出现。
甲物体作用于乙物体，乙物体也同时作用于甲物体，我们分别称它们为作用力和反作用力。这两个力必定同时出现，谁也不能单独存在，有作用力必定有反作用力。
作用力和反作用力是一对孪生兄弟，形影不离。比如磁石吸铁，不光有作用力，还有看不到的反作用力。通过小实验我们会发现，把两个软木塞分别别上一枚磁针和铁针，让它们同时浮在水面上，叫磁针去吸铁针。结果不仅铁针在向磁针靠拢，磁针也同时向铁针靠拢。说明铁针也在吸引磁针。
浮力也有反作用力。不信，我们可以做个实验。
在天平的左右两边各放相同重量的一杯水。天平恰好平衡。这时再往左边的杯里放一小块木片，结果天平照常保持平衡。那么木块的重量到哪里去了呢？
原来，木片受到水的浮力，重量被浮力抵消了。但是要注意，木片受到浮力作用的同时会对水产生一个反作用力，这就是浮力的反作用力。它的大小和木片的重量相等，压在水上，水又把这个力传给天平，因此，前后两次天平左盘受到向下的力没有变化。这说明，浮力也有反作用力。
从以上的例子我们不难发现，作用力和反作用力一同产生，一同消失，绝不会单独存在。但是，这对“孪生兄弟”又是两个死对头，总是背道而驰。
首先，作用力和反作用力总是分别作用在两个物体上，决不作用在一起。
你瞧，你用左手使劲击打右手，两只手都疼痛。说明左手有一个力作用在右手上，右手上一定也会同时有一个力作用于左手上。在碗边上磕鸡蛋的时候，鸡蛋的作用力作用在瓷碗边上，瓷碗边的反作用力作用在鸡蛋壳上。
还有，从高处往水泥地上砸石块，水泥地受到石块的作用力，同时也有反作用力作用于石块，令石块粉碎。
水的浮力作用在轮船上，轮船的反作用力作用在水上。
其次，作用力和反作用力的方向总是相反的。上面的很多事例都说明了这一点。
1687年，牛顿总结了作用力和反作用力的规律，指出：作用力和反作用力大小相等，方向相反，它们同时产生又分别作用在两个物体上。这就是牛顿第三定律。
有人不禁要问，既然作用力与反作用力大小相等，为何拔河场上两方运动员同拉一根绳子，还能决出胜负？
其实，决定拔河胜负的并不是双方向后拉的力，而是与脚下的摩擦力密切相关。拔河的时候，如果你想不被对方拉过去，就要努力加大脚和地面的静摩擦力，另外也要防止被对方向前拉倒你。这就需要用力蹬住地面，身体向后倾，重心压低才行。当然，拔河队员的体重越大，和地面的最大静摩擦力越大，所以，参加拔河比赛体重大的人多。
根据牛顿第三定律，人们发明了起跑器、无坐力枪炮和火箭等生活、军事、科学器具等。能把卫星和宇宙飞船送上太空的火箭，就是应用这一原理的最杰出成果。
软弱如何变坚强
我们在电影中可以看到这样的镜头：南非沙漠中，同盟国军队与德国军队正在激烈交战，士兵在沙漠中脚陷得很深，步履艰难，而隆隆的坦克却如履平地，与在马路上行驶比，速度一点也不受影响。
为什么重量小的人陷进沙漠里，而重达数十吨的坦克却没有陷进去，这是什么缘故？
还有，气功表演者赤膊上身，躺在布满尖钉的滚板上，然后再让助手站在表演者的身体上。一会儿在观众的喝彩声中表演者微笑着站起来，毫发未损。假如表演者躺在一颗尖钉子，钉子必将扎入身体。这又是什么原因？
通过比较发现，接触面越大的东西所产生的压力越分散，接触面越小压力越集中。为了比较压力分布的情况，我们把单位面积上的压力叫做压强。压力越集中，单位面积上的压力越大，压强也就越大；反之，压力越分散，压强越小。
比人重得多的坦克不会陷进沙漠，就是因为它的履带和沙漠接触的面积比人的脚大得多，它的压强小。
有的时候我们需要压强小，有时又需要压强大。怎么办？改变受力面积，使压力变化就行了。
这个原理，我们的祖先早就学会应用。50多万年前的北京猿人用石英岩打制了各种尖状石器，用于生产和狩猎；比这更早的云南省元谋人，也已经学会制造简单的尖状石器；直到现代，各种刀、斧、钉、针等利器，都是利用缩小受力面积的方法来加大压强。
一些初学物理的同学容易混淆压力与重量。当物体处于水平静止的情况下，压力等于重量。如果不是在水平面上，物体的压力或者大于本身的重量，或者小于本身的重量。
在我们的生活中常常会发生这样的情况，一条图画纸，用一只手捏着它的一端，纸条会垂下去，连自己本身的重量都支撑不了。如果把它弯成弧形，卡在两本书之间，它竟可以驮起两盒火柴。这说明，纸条能够承受多大重量，与它的形状有关系。
物体的形状影响着它能承受的外力，这是一条重要的力学原理。
我们的祖先很早就发现了拱形物体最能承受外来压力的这一性质，并且把它运用到建筑上去，创造了举世闻名的筑拱技术。
最古老、最杰出的拱形建筑物是我国的赵州桥。隋朝石匠李春，于公元616年在河北赵县城南洨河上，修筑了一座弧形的石桥，犹如跨在河上的长虹。在漫长的1300多年的岁月里，赵州桥经受了地震的摇撼，洪水的冲击，车马的压扎，仍然屹立在洨河之上。
赵州桥不但有个弧形的大拱，而且在桥肩上还有4个小洪。当山洪暴发时，小拱可以把洪水泄走。赵州桥坚固耐久的秘密正在拱上。
现在，建筑工程技术人员继承并发展了拱桥建筑的传统，创造了双曲拱桥。
双曲拱桥的外形同一般的空腹拱桥看上去没有什么区别，但是站在桥下一看，就会发现它的肚皮是凹的，其拱中有拱。南京长江大桥的公路引桥就是这种双曲拱桥。
科技工作者们还根据物体形状影响着它承受外力的原理，设计生产出不同形状的钢铁。
如塔式起重机、油田上的钻探井架，它们上边的钢材都是V形或L形，这种折起来的钢铁，就是大力士的骨骼——角钢。
把两个L形钢材组合在一起，就可以形成槽钢。槽钢是构成铁桥、汽车、拖拉机和一般机器的底架必不可少的。
还有，火车轮下的工字型钢轨，就是把两个槽钢背对背组合起来的。
火车是个庞然大物，钢轨的顶面必须有一定的宽度和厚度来承受压力。为了使钢轨稳定，钢轨的底面也应当有一定的宽度；另外，火车的铁轮上还有一个伸长的边，为了让带边的车轮正常转动，钢轨还要有一定的高度。只有工字型钢材能满足这3个条件，而且最节省钢材。
此外，还有一种丁字钢，又叫T型钢，也可以把它看成是两个角钢背对背结合到一起的。
固体有一定的压力和压强，那么液体和看不见的空气是否存在着惊人的压强呢？
有的。让我们来看一个例子。
1912年秋，当时世界上最大的远洋货轮“奥林匹克号”正在大海上航行。比它小得多的铁甲巡洋舰“豪克号”在距它100米左右的海面上与它并排疾驶。就在这时候，小军舰受到一种不可抗拒的巨大作用力，竟自己改变航向，不再听从舵手的操纵，不停地向巨轮靠近。横祸发生了，“豪克号”的船头把“奥林匹克号”的船舷撞了一个大洞。
为什么会发生这起撞船事故呢？这原来与流体的压强有关。
在“豪克号”和“奥林匹克号”并排向前航行时，它们之间形成了一条中间狭窄的水道，海水在其中相对于船向后迅速流动。两舰外侧的海水虽然也相对于船向后流动，但流速较慢，这样，两船外侧海水比内侧海水对船舷的压强大，因而使质量较少的铁甲舰“豪克号”向“奥林匹克号”靠近，于是发生了撞船事故。
关于空气有没有压力还有一个很有名的实验。
1666年的一天，德国马德堡传出一条新闻，市长、科学家葛利克要做关于空气压力的实验。
葛利克做了两个直径为37厘米的空心半球，合起来可以不漏气。其中一个半球上装有活门。他从这里接上抽筒，把球里的空气抽掉，再把活门关好，然后叫人在每个半球的环上各拴上8匹强壮的大马，叫它们各奔东西，把球拉开。
赶马的人用鞭子抽打着马，16匹马吃力地拉着。拉呀拉，突然“啪”的一声巨响，球被拉开了。葛利克又把两个半球合上，这次不再把空气抽走，结果他用手轻易地就把两个半球拉开了。
这就是著名的马德堡半球实验，它生动有力地证明了空气压力的存在。从此，人们终于相信我们身边的空气存在着压力了。后来人们经过计算得知，在海平面上，大气压力每平方厘米是1千克。就是说，指甲大的面积上压着1千克重量，一张报纸上的总压力就是4吨多。
那么，为什么房子没有被压倒，人的身体没有被压扁？还有……这是因为大气并不只有向下的压力，它是压向四面八方的。房子的墙壁、房顶周围到处都有压强，各个方向相互抵消了。人的处境也一样。
大气压是人类隐形的助手，许多事情都离不开它。比如：给自行车打气，通过打气筒的活塞，把大气压进车胎；往钢笔里灌墨水，得先把笔囊里的空气挤出去，然后一松手，墨水就进到笔囊里了。这是因为笔囊里空气少了，压强小了，外边的大气压就把墨水给压上去了。
我们的呼吸也要靠大气压。吸气的时候总是扩张胸腔，使肺里的气压降低，外边的大气压就把空气压进身体里了。人是离不开大气压的，半秒钟的失压人都难以生存。所以，宇宙飞船和航天飞机上都必须有密封座舱，座舱里要保持一定的大气压。
同时，大气压的变化还可以帮助我们预报天气情况。通常情况下，大气压慢慢升高，天气多半要转向晴天；如果气压慢慢降低，天气常常会变阴，空气会变得潮湿。
空气有如此惊人的压强，它有重量吗？
让我们用一个简单的小实验来回答这个问题。
把两个容积相等的气球充上气，分别在两个气球上贴上一条胶带使其平衡。然后用针在一个气球的胶带上戳个孔，放出里面的空气，结果放了气的一头翘起来了。这说明空气有重量。
可是直到20世纪初，人们还不这么认为。
1909年，飞机刚发明不久，飞行员成了社会上最受欢迎的人物，受到了人们的崇拜。
一天，一名法国飞行员驾驶飞机到英国去，途中飞机出了故障，迫降在一个小城附近。在一家饭店里，他立刻被人围住了。飞行员走后，一名商人想把飞行员呼吸过的空气买下来，然后作为纪念品高价卖出去。于是他把饭店的门窗都关上了。
女店主对商人说：“这间房子是100多立方米，每立方米的空气10块钱，就付我1000块钱吧！”
商人说：“不行，论重量，每千克空气给你10块钱吧！”
“你太狡猾了，空气哪有重量？这等于把房子里的空气送给你啦！”女店主大叫。
商人设法把房间里的空气抽出，万万没有想到空气是有重量的，而且每立方米空气的重量竟是1.29千克。经过计算，这间100多立方米的房间，空气重量约是129千克。商人无可奈何，只好付给店主1290块钱才把空气买走。他结果多花了290块钱。
向心力与离心力
为什么铁路和高速公路的转弯处以及赛车场的环形车道的路面，总是外侧高，内侧低？为什么运动员掷铁饼时，迅速旋转身体能使铁饼掷得远？原来，这有两种力在起作用，一种是向内的，一种是向外的。这种内向的力叫向心力，外向的力叫离心力。
向心力从何而来？它是做匀速圆周运动物体受到的外力或外力的合力，这个力或合力的方向指向圆心，在它的作用下，物体沿着圆周运动。所以，向心力也是施力物体对运动物体的一种作用力。没有施力物体，也不会有向心力。
生活中，物体在做匀速圆周运动时受向心力作用的情况很多。例如：儿童坐在转椅上，在水平面上做匀速圆周运动时，作用在儿童身上的重力与支持力平衡，是竖直方向的，与水平方向的圆周运动无关。转椅旋转时，儿童的身体由于惯性会向座椅外侧滑动，并紧紧挤压座椅外侧。于是，座椅外侧对身体的挤压产生一个反作用力，指向圆心方向。这个力就是使儿童沿圆周运动的向心力。
再如，火车的车轮能在高出路面的工字型钢轨上滚滚向前而不越轨一寸，靠的是铁轨对车轮内侧凸起的轮缘的阻挡作用。每一对轮缘正好卡在固定轨距的两条钢轨内侧，使车轮沿着轨道安全行驶。
当火车驶入弯道时，钢轨挤压在轮缘的弹力作用为向心力，使火车转弯。
火车的质量大、速度快，在弯道上行驶时，外轨的内侧面与火车外轮轮缘间的挤压力十分巨大，使得它们的磨损十分严重，而且容易发生脱轨事故。
为解决这一技术问题，铁路工程技术人员巧妙地给弯道设计出外轨高、内轨低的倾斜路基。由于路基的内倾，使火车的重力与钢轨对火车的支持力不在一条直线上，它们的合力就成为火车转弯的向心力，火车就可以顺利地转弯了。
向心力的大小与物体做匀速圆周运动的质量、半径和角速度有关。当角速度不变时，半径越大，所需向心力越大；当角速度不变时，半径越大，所需向心力越小。
做匀速圆周运动的物体，由于受到向心力的作用，也产生加速度，使速度的方向不断变化。加速度的方向与向心力方向相同，因此叫做向心加速度。
向心力的大小要掌握适度。如杂技演出中的“水流星”。如果失掉了向心力，水就会沿切线方向飞去；如果向心力太大，运动速度就要加快，水桶或水碗有可能拉断绳索，远离圆心向外飞去。因此，对速度要求很严。
宇宙飞船绕着地球运动的情况，和“水流星”的运动情况相似。飞船速度过慢，就会跌回地面；飞船速度过快，将会远离地球。那么，飞船的速度达到多大，才能正好绕着地球做圆周运动呢？
地球是球形的，半径是6371公里，每向前走7.9公里，地面就要向里弯4.9米。如果有一个物体在空中飞行，一秒钟能在水平方向飞7.9公里，情况如何呢？尽管它在第一秒内掉下4.9米，但在它飞过的这段路程上，地面也恰好弯下了4.9米，它和地面的距离没有变，从地球上看，它并没有向下落。
所以，它总是在向前飞行，也总是在“下落”，但是总也落不到地面上。这时候，地球对这个物体的引力就正好等于它绕地球做圆周运动的向心力。
向心力定向性强，我们喜爱玩的陀螺就具有这种倔脾气。虽然很尖就是不倒，而且转得越快，稳定性越好。
早期的枪筒和炮筒里都是光溜溜的，子弹打出去会东倒西歪，碰上气流还要翻跟头，打不中目标。后来，人们从陀螺身上得到了启发，在枪筒和炮筒里刻上一道道螺旋形小槽，子弹沿着这一圈圈螺旋线射出以后，就会像陀螺似地打起转来，保持着转轴的方向，不再东倒西歪，因而总是对准目标。子弹击中目标以后，由于惯性，它仍然会旋转，像钻头那样钻进目标，大大提高了命中率和杀伤力。
离心运动则是做圆周运动的物体在向心力减小或消失时，远离圆心而去的运动。这种现象叫离心现象。
离心现象在生活中随处可见。例如，投链球时，运动员拉着链球的链索，让链球做圆周运动，链球越转越快，这时拉链索的力，就是链球做圆周运动的向心力。卫星飞行的水平速度叫第一宇宙速度，即环绕速度。然后，突然手一松，向心力消失了，链球便沿切线方向飞去。
家用洗衣机的脱水筒是一个多孔金属筒，把洗净的湿衣服放入筒内，当筒高速旋转时，附着在衣服上的水滴由于向心力不足，离开衣服，穿过脱水筒壁的小孔飞出筒外，衣服上的水分几乎就没有了。这就是根据离心现象制成的。
一些离心现象给人以美的享受。例如：体操运动员做单杠大回环离杠下地的瞬间；铁饼、链球飞转后离手的瞬间；高山滑雪、摩托越野、运动员沿着圆弧轨道冲向高台，凌空跃起，沿切线飞出，越过大跨度的空间；飞速旋转的芭蕾舞演员舒展着艳丽的舞裙，如孔雀开屏，美丽动人。
然而，离心现象也会造成危害，须要设法防止。如，车辆急转弯时，容易造成人倒车翻。为防止事故的发生，高速公路转弯处对速度有明确的规定，不许车速太快。工厂中高速旋转的飞轮和砂轮，轮缘部分需要很大的向心力，如果转速过大或轮体有裂痕，离心运动会造成轮子断裂，以很高的速度向外飞散，造成严重事故。因此，特别规定要遵守操作规程，确保生产安全。
万有引力
对地球吸引着地面上一切物体的现象，我们看成是非常自然而且极普通的事情。可是当有人对我们说，物体彼此间也是互相吸引着的，那我们就会不十分相信了。因为在日常生活中我们没有见过类似的事情。
事实上，牛顿在300多年前就认识到：物体不但受地球的吸引力，而且物体和物体之间也存在着吸引力。宇宙间任何一对物体之间都存在着相互吸引力。
任何物体都相互吸引，这个引力叫万有引力。它是由于物体的质量而在物体之间产生的力。牛顿著名的万有引力定律告诉我们：万有引力的大小与两物体质量的乘积成正比，而与两物体之间距离的平方成反比。
爱思考的读者会提出这样的问题，为什么万有引力定律不在我们周围环境里经常表现出来呢？为什么我们看不到桌子、椅子、黑板、人体互相吸引着呢？原因就是，对小物体来说，它们之间的相互引力太小了。让我们举一个明显的例子：有二个人相隔2米站着，这时候他们是互相吸引着的，可是这中间的引力小极了，对中等体重的人来说，这个力量还不到1/100毫克。这就是说，两个人彼此吸引的力量，等于一个十万分之一克的砝码压在天平盘上的力量。这样小的力，不能使我们移动位置，因为我们的脚跟地板之间的摩擦力阻止着我们移动。为了使我们在木制地板上移动位置（脚跟木制地板之间的摩擦力等于体重的30%），至少得用20公斤的力量。跟这个力相比较，1/100毫克的引力简直小得可怜。这样说来，在平常的条件下，我们一点也察觉不出地面上各种物体之间有相互吸引的作用，就比较容易理解了。
在一般物体之间的吸引力微乎其微，可以略而不计，通常引力只有在所涉及到的物体中至少有一个具有天文学上的大小（例如，庞大的天体）时才是重要的。正是由于地球属于宇宙中的一个量体（质量很大），所以地球对人的吸引力（重力）才在我们日常生活中施加影响，把人牢牢地吸附在地球表面上。当然，地球对它表面的其他的物体的吸引作用也是如此。
如此看来，对质量不大的物体来说是非常小的引力，在庞大的天体之间却变得很大。于是虽然太阳离我们很远，但由于太阳的吸引力，使地球能够绕着太阳公转。请读者猜猜太阳对地球的吸引力有多大？它有400亿亿吨之巨！甚至那离开我们极远的行星——海王星，它几乎是在太阳系的边缘慢慢地绕太阳转着，也能使我们地球受到1800万吨的引力！
读到这里，我们不得不由衷地赞叹巨大的万有引力，正是万有引力的强大作用，才使宇宙间的万物有了如此和谐、有序的位置。如果没有万有引力，就没有了星体之间、星体与物体之间的联系，宇宙将变得多么孤寂，各种物体向着寒冷而幽暗的宇宙深处飞去，永远不再返回……
“功”“过”各半的摩擦
在我们的日常生活中，处处和摩擦打交道。提到摩擦，使人常常联想到磨损、发热等，其实对摩擦的这种认识是不全面的。
两物体相互接触，发生在接触面上的阻止物体相对运动的力被称为摩擦力。
实际上摩擦力并不总是和人作对，它也常常默默地助人。没有摩擦力的帮助，走路对人来说就变成了很困难的事，汽车也无法行驶。
假如你站在非常光滑的冰面上，想走动起来，你用力想把左脚向前移动，此时在你身体内部有许多力的传递，但归根到底就好像两脚受到两个力的作用一样，一个力F1推动左脚向前，另一个力F2使右脚向后，两力F1和F2大小相等方向相保龄球和保龄球道做得光滑，就是为了减少摩擦力反，它们能使你的双脚分开来，而你的身体仍然留在原地。假如是在粗糙的表面上，那么作用在右脚上的力F2被作用在右脚鞋底上的摩擦力F3所平衡（完全平衡或局部抵消），而加在左脚上的力F1（左脚向前迈，在空中没有与地面的摩擦）就推动左脚向前，全身重心也就跟着向前移动了。左右脚交替进行上述过程在摩擦力的帮助下，人就向前走了。
如果没有摩擦力，我们的世界、我们的生活将变得异常困难。不光人无法行走，车辆无法开动，连吃饭、穿衣都成了问题，饭将从我们嘴里滑掉，衣服既抓不住也穿不到身上，人无法拿工具和文具，各种工作和劳动也将一事无成，不能劳动将意味着生存受到威胁。如果没有摩擦力，对质量不大的物体来说，非常微小的万有引力也表现出来了，地球上所有的物体将象流体一样，不断地滚着、滑着……这样的世界人类是无法赖以生存的。所以人们在日常生活和生产中不但依赖摩擦，而且还设法增加有益的摩擦。如你在爬山时穿上橡胶底的运动鞋防在汽车的圆盘制动器中，摩擦力得到了充分的利用。圆盘和刹车垫间的摩擦力，使车轮的转动减慢，从而降低了汽车的速度滑；汽车在冰道上行驶时，路面要撒些炉渣或沙子，或者在车轮胎上缚防滑链等。
运用和摩擦有关的物理学知识，我们可以更好地指导实践活动。比如，若要增大有利的摩擦，增大接触面的粗糙度等方法；若要减少有害的摩擦，可以采用润滑剂，或减小物体间的相互接触面变滑动为滚动。
神奇的浮力
由阿基米德的浮力原理可知道，物体的飘浮性决定于它的平均密度，而不是它的重量。如果物体的平均密度比液体的密度大，它就下沉；密度相同时，物体就可悬浮在液体中。深处的水受到上面水的重压，密度会增加，海水越深，密度越大，阿基米德那末到了相当的深处，海水的密度一定就可以达到与船的平均密度相等。假使船沉到此处，就不会再沉下去，因为下面的海水密度大于船的平均密度。因此，沉船会悬浮在相当深的海水里，而不一定沉到海底。
不过，虽然海洋深处有着巨大的压强，但是水像所有液体一样，几乎不能被压缩。也就是说，无论多大的压强，总不能把水压得比它原来体积小很多。1大气压只能使水的体积缩小22，000分之一。就是在最深的海洋下，水的密度增加也不到5%，不可能增到与船的密度一样大，所以船在一般海里沉没时，毫无疑问地都会沉到海底。
但对一些内陆的特殊海来讲，则是另外一种情况。例如死海的水密度很大。平常的海水约含盐2%或3%，而死海里水的含盐量高达27%以上，就是说有1/4的重量是盐，所以那里的海水密度很大，人和船都不会沉没于水中。如果人在死海中游泳，绝对淹不死。你可以仰躺在水面上，甚至完全抬起头来，身体在水面上浮着，只有脚跟浸入水中。因此与其说在水里游泳，还不如说在水面上“游泳”。
我们如果仔细观察船舷，会发现它们上面都画了若干条横线——吃水线，它表示船在各种密度的水里，满载时的最大吃水深度，超过此线，船就可能下沉。在不同的海洋中，水的密度不同。吃水线在咸水里比较低，在淡水里比较高。这些吃水线的位置实际上也与浮力有关，因为船浸入水的深度决定于液体的密度。即当船上装着同样的货物，在海水里行驶，船就浮得高些，而行驶到大河等有淡水的地方，就会浮得低点。实际上每一条船都能够用来测量海洋中水的密度。
液体的密度可以用简单的办法来测量。密度计上有不同的刻度值表示了不同液体的密度值。在使用密度计时，只要把它插入液体，它就会竖直地浮在液体中，液面所对应的刻度值就是该液体的密度值。
密度计实际上是根据沉浮原理制造的，如果物体平均密度小于液体的密度，那么物体就要浮起来。待测量的液体密度越大，被密度计排开的液体就越少，密度计浸在液体里的深度也就越浅些，即液体密度越大，密度计浮起的越高。
再看一个有趣的问题，它的答案是许多人意想不到的。
经常有人开玩笑问：一吨铁重还是一吨木头重？有些人会想也不想地说一吨铁重，结果引起周围人的哈哈大笑，他忘记了都是一吨重。
但是要是有人回答一吨木头重的话，那么周围的人一定会笑得更厉害，认为这个人比第一个人更笨。可是这个看似荒谬的回答，实际上非常正确。
这是什么原因呢？原来阿基米德原理不但对液体的适用，对气体也同样适用。因此一个物体的真正重量，应该是它在真空中称出的重量。可是我们平常所说的重量，都是在空气里称出来的。既然是在空气里称出的，就要受到空气浮力的作用。右图中F表示空气浮力，P表示物体的重力，所以在空气中物体称出的重量是T=P-F，方向向下。因而要求出物体的真正重量P，就应该把空气的浮力也加上去。在这个问题里，木头的真正重量，应等于在空气中一吨木头的重量再加上木头所排开的空气的重量；而铁的真正重量则是在空气中一吨铁的重量再加上铁所排开空气的重量。
但是，一吨木头所占的体积大约是一吨铁的16倍，一吨木头的体积约占2立方米，而一吨铁约占1/8立方米。我们知道空气的重量是每立方米1.29公斤，所以木头和铁所排开的空气重量分别为2.58公斤和0.16公斤，两者相差约2.42公斤！也就是一吨木头比一吨铁重2.42公斤。确切地说，在空气里重一吨的木头的真正重量，比在空气里重一吨的铁的真正重量重。
因此对于此问题，正确的答案应是：如果是在空气中称它们，然后在真空中比较的话，则一吨木头重。可见在什么条件下称重量，以及在什么条件下进行比较，是相当重要的。
物体的重量会变化
要是有人对你说：一个物体的重量不是固定的，会随着地点的不同而变化，你相信吗？
事实正是这样，把物体放在不同的地点，它们的重量的确会发生变化。
曾经发生过这样一件事：一个商人在荷兰向当地渔民买进5000吨青鱼，装上船从荷兰运往靠近赤道的索马里首都摩加迪沙。到了那里，用弹簧秤一称，青鱼竟一下少了30多吨。奇怪，鱼到哪里去了呢？被偷是不可能的，因为轮船沿途并没有靠过岸。装卸中的损耗也不可能有这样大。大家议论纷纷，谁也无法揭开这一秘密。
后来，终于真相大白。鱼既没有被偷，也不是装卸造成的损耗，而是地球自转和地球引力开的玩笑。
原来，一个物体的重量，就是物体所受的重力的大小，是由地球对物体的吸引所造成的。但地球不停地转着，会产生一种自转离心力。因此物体所受重力的大小，等于地心引力和自转惯性离心力的合力，应当是地心引力减去自转惯性离心力在垂直方向的分量。因为地球是个两极稍扁的椭球体，重力的作用使比萨斜塔的倾斜角度逐渐变大越靠近赤道，地面与地心的距离越远，地心引力也就越小；另一方面，越靠近赤道，物体随地球自转产生的自转离心力却越来越大。所以，越是靠近赤道，物体实际所受重力就越小。5000吨重的青鱼，从地球中纬度的荷兰运到赤道附近的索马里，所受重力必然逐渐减小，难怪过秤时就短少30多吨。这里要说明的是：吨是计量质量的单位，但在日常生活和贸易中，吨往往也用作重量的单位。
如果登山运动员从珠穆朗玛峰采集到一块岩石标本，把它送到北京时，它会变得重一点；要是航天员把它带到地球引力所达不到的太空，它又会变得没有重要了。但是，不论物体的重量怎样变化，它们的质量却是不变的。
修筑在山上的公路都是弯弯曲曲的吗
汽车要从山脚往上开，不可能笔直地开上去，总是沿着弯弯曲曲的盘山公路盘旋而上。这样，汽车开起来不仅比较安全，而且更加省力。
我们都有这样的生活经验：走路或骑自行车从低处往高处走，比在平地上来得吃力；爬陡的斜坡，又要比爬坡度小的在盘旋而上的路面上行走比在陡直的路面上行走轻松斜坡来得费劲。所以，在爬斜坡时，人们总是想办法将斜坡的坡度变得小些。对于一定高度的斜坡来说，斜坡的斜面越长，坡度就越小。因此，人们往往利用延长斜面的方法来减小坡度，达到省力的目的。
比如，推着装重物的车子上坡时，如果是笔直地往上推，人会觉得很吃力。而有经验的人，往往是弯来弯去沿着S形向上推。这样，虽然多走了一些路，但可以少花很多力气。沿S形上坡，就是使斜面变长，坡度变小。
还有一个例子，在高大的桥梁两端，都有长长的引桥，有时候，还将引桥造成螺旋形。这都是为了减小桥的坡度，而将桥面伸长。
针容易刺进别的物体里去的原因
用一根大头针刺一张纸，大头针很容易地在纸上刺出一个小孔。要是将大头针反过来，用圆圆的钝头去刺纸，就没那么容易将纸刺破了。这是因为纸受到了大小不同的压强。压强就是单位面积上所受压力的大小。
当我们分别用大头针的针尖和用它的钝头去刺纸的时候，虽然用的力相同，但是纸所受的压强却不一样。用针尖刺的时候，所用的力都集中在小小的针尖上；而用钝头刺的时候，所用的力却分散在面积比针尖大的钝头上。这样，纸受到针尖所加的压强，当然要比受到钝头的压强大。因此，大头针的针尖比钝头更容易将纸刺破。
在生活中有许多增加压强的例子。比如，用针缝衣服、用注射器打针、在墙上钉钉子、用锐利的刀切割东西等等，都是将力集中在较小的面积上，来达到增加压强的目的。
可是，压强过大也常常带来麻烦。
当你在雪地上行走的时候，两脚往往会陷下去，这就是因为身体对雪地的压强太大了。要是穿上一副滑雪板，不仅不会陷下去，还能在雪地上滑行如飞呢。原来，又宽又大的滑雪板，比你的脚的面积增大了20多倍，它使你的身体压在雪地上的力分散了。
弄清了这个道理，你就知道为什么坦克和拖拉机的轮子上要安上又宽又长的履带，火车的钢轨为什么要铺在枕木上了。
吸管的作用
当你用一根吸管喝饮料的时候，你有没有想过：为什么用嘴一吸，水就能沿着吸管跑到我们嘴里来呢？
这主要是依靠大气压力的帮助。
我们知道，在地球的周围包着一层厚厚的空气，称为大气层。哪里有空气，哪里就要受到大气的压力。据测定，在地球的表面，每平方厘米的面积上，所受到的大气压力大约为10牛顿。
吸管插在杯子里，吸管的里面和外面都跟空气接触，都受到大气的压力，而且内外受到的大气压力相等，这时，吸管内外的水保持在同一个水平面上。我们含着吸管一吸，吸管里的空气被我们吸掉了，吸管里没有了空气，作用在吸管内水面上的压力就比吸管外水面上的压力小，这样，大气压力就会把饮料压进吸管，使吸管内的水面上升。我们不停地吸，饮料就源源不断地跑到嘴里来了。
能够自动出水的钢笔
当你用钢笔写字的时候，纸上立刻就现出字迹。你可曾想过：为什么你写字的时候，钢笔里的墨水会源源不绝地跑出来，而你不写字的时候，墨水就不出来呢？
我们来做一个实验：将一根细玻璃管插入盛有水的玻璃杯里，水就很快地从细玻璃管中往上升，而且管子里的水面比玻璃杯内的水面还要高。这个现象叫做毛细现象。钢笔就是应用毛细原理加以设计的。它依靠笔身上一系列毛细槽和笔尖上的细缝，把笔胆里的墨水输送到笔尖。书写的时候，笔尖一碰到纸张，墨水就附着在纸上，在纸上留下了明显的字迹。
不写字的时候，钢笔里的墨水为什么不流出来呢？让我们再做个小实验来说明这个问题。用一块硬纸片盖在装满水的玻璃杯上，按住纸片，并迅速地将玻璃杯和纸片一起倒转向下，再轻轻地放开按住纸片的手。只见硬纸片紧紧地吸在玻璃杯上，并托住了满满一杯水。是什么力量托住了硬纸片而使玻璃杯中的水不流出来呢？这就是大气压力的作用，正是大气压力托住了硬纸片和杯中的水。不写字的时候，钢笔里的墨水不流出来的道理也是一样的，因为笔胆外面的大气压力比笔胆里的压力大，所以能够把墨水抵住。
万物都在运动
行走的人群，奔驰的汽车，飞翔的小鸟，航行的轮船……都在运动。那么，远处的青山、桥梁，近处的房屋、烟囱……也在运动吗？是的。自然界中的万物都在运动，绝对不动的物体是不存在的。
大家知道，地球在昼夜不停地自转，青山、桥梁、房屋、烟囱等都固定在地球上，所有这些表面看来不动的物体，实际上都在随着地球一例如屹立于我国西藏高原的珠穆朗玛峰，除了随地球自转、公转以外，它相对于地球表面的高度每年以1-5厘米的速度增高。至于微观世界中分子和原子的运动，人们用眼睛根本无法直接看到，只有用放大约100万倍的电子显微镜，才能发现物质内部这个永恒运动的奇妙世界。
起转动。如果你坐在赤道上随地球转圈，一昼夜要移动4万公里，大约每秒钟移动460多米。然而在地球上，没有人能看到地球运转的实际情景，只有驾驶宇宙飞船，脱离地球运行于太空的宇航员，才能观察到地球运转的奇观异景。
天上的星星也在运动。初看起来，它们仿佛静静地停在太空中。可是，只要留心观察几天、几月、几年……就会发现它们的位置也在变化。天文学告诉我们，月亮围绕地球运转每秒钟约移动1公里，地球绕着太阳公转每秒钟要走30公里，而太阳系绕银河系运动大约每秒钟要走250公里以上，银河系又在总星系中以更大的速度运动着。
自然界中绝对不动的物体是没有的。只是有些运动现象十分细微而缓慢，不容易察觉。
相对运动
在空中，鸟和飞机相撞，已经算不上什么新闻了。在世界航空史上，这一类事故屡见不鲜。
小鸟撞上大飞机，小鸟自然无法逃生。至于飞机呢？其结局也跟小鸟差不多。有一次，一只鸟把波音737飞机的机翼撞出了一个大洞。另一次，一只小鸟撞进飞机的发动机内，飞机顿时失去控制，机上所有人员无一人幸免于难。
你也许会问：为什么小鸟会撞破飞机呢？
要回答这个问题，我们首先要了解物体运动速度的相对性原理。这个原理是说，运动着的物体是相对某一物体来说的，我们说，一架飞机的飞行速度是每小时1000公里，那是指它相对于地面来说的。
如果两架飞机并列在空中飞行，相对于地面的速度是每小时1000公里，从甲飞机上看乙飞机，它是不动的，也就是两架飞机彼此之间的速度是零。
如果这两架飞机是面对面飞行，从甲飞机上看乙飞机，彼此之间的速度就是每小时2000公里。反过来，从乙飞机上看甲飞机，彼此之间的速度也是每小时2000公里。
小鸟在空中朝着飞机飞，相对于地面的速度如果是每小时100公里。从飞机上看小鸟，小鸟飞来的速度就是1000+100=1100公里/每小时了。小鸟的速度那么高，就具有极大的能量，能够把飞机撞坏。
据美国的统计，从1965年以来，由于同飞鸟相撞，引起飞机损伤的事件，每年平均在350起以上。1960年10月4日，一架美国“伊莱克特拉”式涡轮螺旋桨喷气式客机，从波士顿起飞不久，突然飞机上的4台涡轮螺旋桨发动机有3台坏了，整架飞机失去了平衡，一头栽到机场附近的小塘里，结果有62人死亡。原来这架飞机撞上一群惊鸟，有几只惊鸟撞到3台发动机的进气口里去了。
现代喷气式发动机都要从周围吸进大量的空气才能工作。因此，它们的进气口都开得很大，飞行起来像张开的一张大嘴巴，贪婪地吞食迎面的气流。如果飞鸟正好在它的附近飞行，就会身不由己地跟着空气一起被吸进发动机里去。喷气机的飞行速度加上小鸟的速度，小鸟的血肉之躯就会产生炮弹般的威力，撞坏机器零件，造成飞机失事。
在美国，曾发生过这样一件事，一个赛车手在与对手的角逐中，取得良好的成绩，第一个冲到了终点，见他赢得了冠军称号，亲朋好友们激动万分，纷纷向他投掷花朵、水果，表示祝贺，没想到，这些花朵、水果像子弹一样，射穿了他车前的玻璃，赛车手当场毙命。不曾想，好心的祝贺变成了残酷的袭击。原来，赛车向终点冲刺时，速度非常高，冲过终点以后，赛车仍以原速飞驰，不能马上停下来，亲朋们扔去的物体的速度加上赛车的速度，就是当时那些物体的速度，这些鲜花、水果像子弹一样射向这位赛车手，你想想，他能不丧命吗？
石头与羽毛同时落地
比萨斜塔，建于公元1173年，塔高55米，由于建造时塔基出了问题，塔身发生倾斜，成了一座斜塔，因而也成为世畀一大奇观。不过比萨斜塔闻名世界，不仅仅是因它的倾斜，还因为著名物理学家伽利略在斜塔上做了个改变当时关于物体运动概念的实验。简单地说就是石头和羽毛哪个先落地的实验。
少年朋友们，你也许有过这方面的经验，抛掷一个石块，它落地很快，如果抛出一根羽毛，一来是抛不远，二来即或抛出一定距离，它下落得却非常慢。如果站在高处做一个试验，同时抛出石块和羽毛，其结果也很明显，石块先落到地上，那么伽利略这一实验结果是怎样的呢？
公元前4世纪，希腊有个著名的哲学家，名叫亚里士多德，他认为：重的物体下落快，轻的物体下落慢。如果让羽毛和石块同时下落，石块落地快，羽毛落地慢。在将近2000年时间里，亚里士多德的观点被认为绝对正确。到了公元16世纪，意大利物理学家伽利略首先向亚里士多德提出了挑战。他巧妙地提出：如果把一个重物与一轻物绑在一起，结果怎样呢？这一问正好点着亚里士多德的漏洞。重物下落得快，轻物下落得慢，轻重两物绑在一起，快的变得慢些，慢的变得快些。按照亚里士多德的观点，其下落速度应比重的慢而比轻的快，轻物与重物绑在一起，下落速度不快也不慢。另一方面，按照亚里士多德的观点，重物下落快，那么轻物与重物绑在一起，比重物还要重，下落速度应该更快。
伽利略竟然挑权威人物的刺，指出亚里士多德理论中矛盾，这样就得罪了许多学者、教授，他们纷纷要他拿出证据来，于是产生了流传广泛的有名的斜塔实验故事。
相传1590年的某一天，在意大利比萨大学的校园里出现了一张通知，通知里告诉人们，年轻的伽利略教授（当时年仅26岁）在他的几位学生的协助下，将于第二天中午在比萨斜塔上做重物落地实验，邀请全体师生前往观看。
第二天中午，许多人来到比萨斜塔，一部分人是好奇，另一部分人是想看伽利略的笑话。
实验开始了。伽利略让一个学生首先登上斜塔的第二层，将两个分别重1磅和10磅的铅球放进一个特制的盒子里。只见伽利略在塔下一挥手，持盒子的学生一碰按钮，盒子顿时打开，两个轻重不同的球同时离开盒子，转眼之间，只听“啪”地一声，两个轻重不同的铅球同时落地，这使在场的人都大吃一惊。接着，伽利略在塔的第三层、第五层和塔顶重复了这一实验，每一次，不同重量的铅球从同一高度落下来，都是同时到达地面。
这就是著名的斜塔实验，它以不可辩驳的事实纠正了当时已经统治近2000年的亚里士多德关于“物体愈重，下落愈快”的错误观点。
后来，人们用玻璃管做实验。管长约1.5米，一端封闭，另一端有抽气开关。将形状、重量不同的金属硬币、铅丸、小羽毛、纸片等小物品放入管内，先使玻璃管中有空气，把玻璃管急速倒立过来，会看到物体下落的快慢是不相同的。如果把玻璃管内的空气抽出去后，再把管急速倒立过来，就会看到所有物体同时落地底部。这个实验表明：平常我们看到物体下落有快慢，不是因为它们重量不同，而是由于它们受到空气阻力作用不同的缘故。如果除掉空气阻力的影响，一切物体下落的快慢都是相同的。1971年美国宇航员斯科特，在没有空气的月球表面上使一把锤子和一根羽毛同时落到月球表面，进一步证明了伽利略的观点是正确的。
万有引力
不但地球对它周围的物体有吸引作用，任何两个物体之间都存在这种吸引作用。物体之间的这种吸引作用普遍存在于宇宙万物之间，称为万有引力。
万有引力是由于物体具有质量而在物体之间产生的一种相互作用。它的大小跟物体的质量以及两个物体之间的距离有关。物体的质量越大，它们之间的万有引力就越大；物体之间的距离越大，它们之间的万有引力就越小。
两个通常的物体之间的万有引力极其微小，我们察觉不到它，可以不予考虑。比如，两个质量都是60千克的人，相距0.5米，他们之间的万有引力还不足百万分之一牛顿，而一个蚂蚁拖动细草梗的力竟是这个引力的100倍。
但是，在天体系统中，由于天体的质量很大，万有引力就起着决定性作用。太阳系中的9大行星绕太阳旋转而不离去，是由于万有引力的作用。银河系里的球状星团——由上百万个恒星聚在一起并呈球状的恒星集合体——聚集不散，也是由于万有引力的作用。
在天体中质量还算很小的地球，对其他物体的万有引力已经具有很大的影响，它把人类、大气和所有地面上的物体束缚在地球上，它使月球和人造地球卫星绕地球旋转而不离去。重力就是地面附近的物体由于受到地球的万有引力而产生的。
牛顿在大约300年前综合当时的天文学和力学成就的基础上，发现了万有引力定律，这个定律揭示了自然界中一种基本的相互作用力。
浮力
石头掉进水里，很快沉入水底，一片树叶落池塘里，则在水面上漂来漂去。也许有人说这是石头比树叶重的缘故。那么，用比石头重的钢铁做成的军舰，怎么不会沉呢？
其实，树叶也好，石头、军舰也好，落水时都遵守同一条规律——阿基米德定律。这可以用实验来说明。先用一个带溢水管的容器，把容器中的水装到溢水管口，用秤先称一下石块的重量（这个重量叫实重）然后将石块的一部分慢慢浸入水中，这时可发现用秤称得的石块重量（叫做视重）变小了，这表明石块受到水向上的托力，也称浮力。再称被石块排开的从溢水管流到小杯里水的重量，就会发现小杯里水的重量正好等于石块减少的重量。这说明浮力的大小等于物体排开液体的重量。
这个定律告诉我们：树叶在水中受到的浮力等于本身的重量，而石块受到的浮力小于本身的重量，所以树叶上浮，石块下沉。军舰体积大，受到的浮力等于本身的重量，因而能在海面上自由航行。
这个定律同样适用于气体。物体在空气中所受到的浮力比在水中的浮力小得多。比如你在灌满水的浴盆里洗澡时，只要用手轻推浴盆的底，整个身体就很容易抬起来，感觉到水的浮力。如果你在地面上，想用手把身体抬起来就不那么容易了。
物体所受到的浮力与液体气体的密度有关。它们的密度越大，物体所受的浮力也越大。同样一块石头，在水中所受的浮力比在酒精中所受的浮力大，因为水的密度大于酒精。在离地中海不远的地方，有个内陆湖叫死海，那里的水特别咸，含盐量为23%—25%。这使得死海里水的密度大大超过人体的密度，人在死海里游泳，不但不用担心被淹死，还可以躺在水面上自由自在地看书。
杠杆的力量
使用筷子吃饭这是中国人发明的特殊的生活方式。其实，少年朋友们也会使用勺。为什么筷子、小勺能把食物从盘中取出送入口中呢？
仔细观察、分析筷子或勺的使用，你会发现，在使用过程中，筷子或勺的两端总是以你的中指为轴在转动（个人使用的习惯不一样，有的不一定是中指），当你夹起食物时，大拇指在向下用力。筷子在O点转动，食物在B端有一个向下的重力G，大拇指在A处向下用力F。勺的使用也是如此。
像筷子这样能绕固定点转动的硬棒叫杠杆。杠杆是人类最早使用的简单机械。
第一类杠杆使力放大，
如日常生活中的钳子。第二类杠杆使力变小，如日常生活中的干果钳。第三类杠杆使距离放大，如医生用的镊子。杠杆绕固定点O转动，固定点O叫支点。A点和B点都是力的作用点，B点叫阻力作用点，A点叫动力作用点。支点到力的作用线的距离叫力臂。支点到阻力FB的距离L2叫阻力臂。支点到动力FA的距离L1叫动力臂。
杠杆的应用十分巧妙，作用十分巨大，只要一根硬棒，找一点支点，就可以把一块巨石、或一个重物撬起来，移动位置。
古希腊有一位科学家叫阿基米德，是一位了不起的物理学家和数学家，他曾经对杠杆的原理和作用进行过系统的研究，是世界上系统研究杠杆最早的人，他说：“假如给我一个支点，我就能推动地球”。
巧剥鸡蛋皮
鸡蛋是由蛋壳、蛋白、蛋黄构成的。蛋壳的主要成分是碳酸钙。在蛋壳和蛋白之间，有一层很薄的蛋壳膜，这是蛋白质的明胶。在鸡蛋内部还有气室（气泡）。越是新鲜的蛋，气室越小，放的时间久了，这个气室就渐渐变大。看上去蛋壳像是密封的玻璃球似的，但是实际上它是可以透少量的气的。
在煮鸡蛋时，气室内的空气就膨胀，有一部分气要跑到蛋壳外面来。蛋煮好后立即浸入凉水里时，因气室内减压，水会进到蛋壳内。换句话说，空气跑出去之后，进来了水。因为水进到了蛋壳和蛋白之间，所以蛋壳就好剥。
煮好后立即浸入凉水里的鸡蛋和煮好后稍过些时候才浸入凉水里的相比，蛋壳内进去的水多少不同，进去的水越少，蛋壳就越不好剥。其中的原因也可以从气室内的气压原理中得到答案。
耐压的拱结构
捉一只乌龟，让一个体重相当可观的彪形大汉站在乌龟的背上，在人的重压下，乌龟却安然无恙。
电灯泡看来好像很脆弱，实际上都极坚固，我们知道有许多灯泡（真空的，不是充气的）几乎完全是空的，里面没有什么物质来抵抗灯泡外面空气的压力。空气对电灯泡的压力并不小，直径10厘米的灯泡周围所受的压力就在75公斤以上。
为什么乌龟能经得住重物的压力？为什么易碎的玻璃灯泡却没有被压碎？原来灯泡的形状，龟壳的形状都有弯曲的表面，属于“拱结构”。
力学上有一条极有价值的原理：决定某一物体的坚固程度，除了构成物体的物质本身的强度外，还有物体的几何形状也起关键作用。什么样的几何形状最好呢？就耐压来说，凸曲面形（拱结构）最好。蚕壳、螺壳、蚌壳以及有些种子的外壳等也有弯曲的表面，它们虽薄，但却耐压。
为什么拱形结构特别耐压呢？那是由于凸面能把外来的压力沿着曲面分散开来，在很大程度上避免了弯折现象。以拱门为例来说明拱门顶上面哪部分砖墙的重量向下施加着压力，压在拱门中心那快楔形石头上。正因为这石块是楔形的，所以它无法向下移动，只能将压力按平行四边形的规则分解成两个力分别加在相邻的两块石头上去。相邻的这两块石头也是楔形的，同样不会往下掉，也只能把力再向旁边的石头上压，这样继续传递下去，力就均匀地分布在两旁的石头上，最后压向地基，因此，从外面压在拱门上的力量就不会把拱门压坏，可是如果从里面向它用力，那就比较容易把它毁坏了，因为石块的楔形虽然能够阻止它下落，却不能阻止它上升。
蛋壳也是这样的拱门，不过这个拱门是整块的，不是由一块一块的物质构成的。蛋壳虽然很脆，但是在受到外来压力的时候，却不容易碎，就是这个道理。
拱结构在工程上早已得到应用。我们常见的石拱桥的最大的特点就是经得起重压，在一定程度的重压之下，它会变得更加坚固。我国隋朝石匠李春设计监造的赵州桥（在今河北赵县城南洨河上），全长50.82米，一个桥孔，跨度达37.37米，至今已经1300多年了，仍然完好无损，照常通行。
20世纪70年代，有人模仿鸡蛋设计了一种特殊的抗震房屋：外壳是用钢铁制造的，“蛋白”用耐高温玻璃，石棉等制造，人则住在相当于“蛋黄”的部分。这种房屋能抵抗强烈地震，即使震翻了，也能自动复原，很难将它压坏。屋内储有氧气，水和食物，在与外界完全隔绝的情况下，7个人也能在里面生活1个星期。
造个“乌龟壳”来做为建筑物的基础，早在五十年前便有人提出了这个设想，直到近些年才实现。它很像一个倒扣在地下的大碗。这个薄薄的大碗支撑着高大的铁塔或烟囱。采用这种薄壳基础，要比实心基础节约混凝土30～50%，还可以节约大批钢材。
如今我们在街上见到的宏大建筑物的薄壳屋顶，也都是拱结构，它们既轻便坚固，又节约材料，当然它们那流畅的、富于变化的屋顶更是美妙！
潜水艇的奥秘
潜水艇能够像鱼一样，既在水面上航行，也可以沉到海洋深处，潜伏前进；而普通的船，只能在水面上航行。这是为什么呢？原来潜水艇上有一些被称为“水舱”的舱体。当潜水艇需要下沉时，就打开阀门，让海水注入水舱，使潜艇重量逐渐增加，而渐渐下沉。当需要让潜水艇处于水中某一深度行进时，只需让水舱注入适当量的海水就行了。如果需要潜水艇上浮时，用机器把大量压缩空气注入水舱，排出舱中海水，减轻艇的重量，它就会迅速浮出水面。
这实际上是阿基米德原理的应用。原理告诉我们浸在液体中的物体受到一个向上的浮力，它有大小等于物体所排开的液体受到的重力。所以，水舱储藏水量的多少是潜水艇上浮、下沉、保持深度的一个重要因素。
由于潜水艇不是一般的舰艇，主要是在水下进行战斗活动，靠隐蔽在水下来发挥它的攻击威力。它除了能在一定深度的水中航行外，还应该能够潜伏在水下一定深度不动，给敌人以出其不意的攻击。但是当潜艇所处深度的水的密度发生变化时，它就不能保持稳定。虽然潜艇可以通过做一些小的调整来对付这一变化，但是这种调整是不现实的，因为潜水的一些细微动作，都可能被敌方侦察到，所以如何使潜水艇保持其稳定状态就是一个问题。
要使潜水艇在水中能维持稳定，海水密度应随深度的增加而增加。这时，若潜水艇稍微上移，有一向下的合力，使它又回到原来的深度；若潜水艇稍微下移，有一向上的合力。海水密度与水温成反正，与含盐量成正比，而这二者又都随水深的增加而下降。但在25～200米水深处，潜水艇能找到一些区域（称为温跃区），那里的水温随水深的增加而急速下降，从而足以抵消含盐量的下降。因此提供了保持稳定性的条件，使潜水艇能够在这些区域潜伏不动。
阿基米德原理在航海、航空、及其生产建设与日常生活中，有着广泛的应用。人类很早就利用浮力了，最初只是无意识地应用它，后来人们分析、研究自然界中的现象，反过来，又生产出各种产品，服务于人类。比如，从井中打上一桶水，当桶还在水中时，好像向上提并不费力，但桶露出水面后，就感到越来越重。这就是因为桶在水中除受到向上的拉力和向下的重力作用外，还受到向上的浮力作用，所以人感到一桶水很“轻”；而桶露出水面后，浮力就开始减小，直到最后完全消失。
破冰船正是以类似的方式工作的。破冰船凭借着强大的发动机，使它向上倾斜的船头爬上冰面。船首露出冰面后，把它的首部重量全压在冰上，这样就能毫不费劲地把冰搞碎。为了增加船头的重量，在船头还装上专门的水舱，必要时注满水。如果冰层较厚，破冰船往往要后退一段距离，然后再向前猛冲，一次不行，就反复冲，直到把冰层冲破。破冰船不断前进，在冰上开出一条通道来。
打涝沉船也是利用浮力。像广泛使用的浮筒打捞法，就是把一些浮筒注满水沉放排列在沉船的两舷，然后将钢绳套在浮筒的桩头上，开动机器，向浮筒内充压缩空气，将浮筒内的水排出，浮筒受到的浮力就将沉船抬出水面。
同液体有浮力一样，空气也有浮力，气球和飞艇就是利用空气的浮力升入空中的。不过航空上把这种浮力称为升力。
气球和飞艇的主要组成部分是气囊。气囊内充有密度比空气小的气体，如热气、氢气或氦气。如果气球或飞艇自重加上所载物体的重量小于气囊排开的空气重量，即小于受到的升力，气球或飞艇就会升入空中。由于高空中空气越来越稀薄，密度减小，所以气球或飞艇受到的升力也就越来越小，以至于最后，气球或飞艇所受的升力等于它受到的重力，就不再上升而停在某一高度漂浮。当需要降落时，只需放出气囊中的部分气体就行。
气球和飞艇有着多种用途。气球用于气象和天文观测，进行各种科学试验、转播电视节目和进行通讯等。气球只能随风漂游，不能按照预定的航线飞行，而飞艇上装有发动机，可以控制飞艇的飞行方向和速度，所以它可用来进行空中运输、地质考察和治安防卫等。
在医学上，浮力还有一个特殊的用途——水疗法。如果人的四肢肌肉或关节有病、受伤；医生可以让病人浸在水中，利用身体受到的浮力作用，使病人只需要作很小的力，就能使四肢活动，进行理疗。
浮力还有许多用途，如农业生产上用盐水选种及港口气体防浪堤的建造等等。
空中的飞机掉不下来
很早人们就梦想像鸟一样在天空中自由飞翔，人们发现鸟有两种飞行方式：扑翼飞行和滑翔。最早人们注意到的是鸟的扑翼飞行，想象鸟一样靠翅膀上下扑动来飞行，结果失败了。最后人们转向学习鸟类的滑翔。对于鸟类的滑翔，很久以来人们一直迷惑不解，外国曾有人认为鸟的肚子里有热气作用。我国晋朝一个叫葛洪的人在仔细观察老鹰的飞行后，解释说，老鹰伸直两翅，并不扑动，反能盘旋飞行，且越飞越高，是因为有上升气流的缘故。基于鸟类滑翔的道理，人们造出了滑翔机和早期的飞机。
现在我们知道飞机能够在高空中飞行不落的原因，是因为受到一个升力作用，而使飞机获得升的主要部件是机翼。但是飞机是如何得到这一升力的呢？为解释这个问题，我们先做一个简单的实验：
将一乒乓球放置于一倒扣的漏斗内，先用一纸板托住漏斗口。这时用吸尘器从漏斗窄口向里吹气，并拿走纸板，此时乒乓球却掉不下来。这就是“升力”托住了球体。因为空气流过球与漏斗壁间窄缝时的流速大于流出漏斗口时的流速，所以漏斗宽口处的压力大于漏斗窄口处的压力，它克服了乒乓球的重力，使球支持着不落下来，即流速增加，压强降低，这在物理学上叫做伯努利原理。
飞机获得升力的情况和上面的实验相似，只是这时还要考虑机翼周围存在着的空气的环流。这种环流在飞机飞行中迭加到经过机翼的原平移气流上。在机翼上部，环流的方向与平移气流的方向相同，迭加结果使空气流的速度增加；在机翼下部，环流的方向与平移气流的方向相反，因而空气流速度减小。根据伯努利原理，机翼上方的压强减小，下方的压强增大，形成了一个向上并稍微偏后的总压力Q。把Q分为水平与竖直方向上的两个分力f、F，其中F就是飞机机翼受到的向上升力，它使飞机上升或保持飞机悬浮在空中；f分力是阻止飞机前进的正面阻力。
飞机在飞行时，受到升力F、重力P、推进器的前进力F1和阻力f的作用。要使飞机能正常飞行，应保证升力足够大、阻力最小，经过长期实践与观察，人们发现把机翼前缘做成纯圆形而后部做成尖锐形状，并且使机翼上部稍微凸起，便可以使飞机少受旋涡影响，即受到的阻力较小，因此人们逐步改善机翼的形状，采用流线型机翼。
实践证明，在其他条件相同时，飞行的速度越快，机翼产生的升力也越大；机翼截面积越大，升力越大。对于低速飞行的运输机，就要有较大的机翼，以获得足够大的升力。对高速飞行的飞机，机翼长产生的阻力就大，此时应采用小机翼。所以针对不同飞行速度的要求，采用不同的机翼及不同的截面形状。
不论哪一种截面形状的机翼，在一定范围内增大仰角α，都可以提高升力。飞机起飞的速度较小，为了增大升力，就要抬起机头，靠增大机翼的仰角来增加升力。但仰角增大时，阻力也会增大，在机翼上面所形成的湍流区越来越大，这时机翼受到的升力就要减小。所以在一般飞行中，机翼的仰角是有一定范围的，如果超出了这个范围，不但不能增加升力，反而会引起失速现象，使飞机掉下来。
一般飞机必须同空气有相对运动，机翼才可以产生升力。而另有一种飞机，它具有停在空中不动的本领。这就是直升机。直升机在军事和民用中都发挥着重大作用，它可以用于在交通不便地区运送物资、抢救伤病员、摄影，还可用于测绘地表、护林防火等。
直升机机翼和空气没有相对运动，升力应该不存在，为什么它能在空中突然停住不动又不掉下来呢？原来直升机的升力是由在它头顶上会旋转的机翼所产生的。当直升机停在空中的时候，它的旋翼仍然在不停地转动，产生一个同直升机重力大小相等、方向相反的升力。因此，直升机就能不前进、也不后退、不升高、也不降低，稳稳地停在空中执行任务。
未来飞机的展望
几十年来，人类从鸟类的飞行中获得启迪，设计、生产出各式各样的飞机，使我们的生活越来越方便，人们乘坐飞机往返于各大洲，以致一天之内就可以渡过一年的四个季节。
由于飞机获得的升力除与机翼形状、大小有关，还与飞机本身材料、边界层、湍流、尾流等因素有关，所以设计师们更加仔细研究鸟类的身体构造及飞行时的动作，同时还要考虑飞行速度和机场设施等各种因素的影响。
在将来，可能出现以下几种类型的飞机：
未来的超音速飞机的机翼将会更小，它的前部成为尖锐的楔形，整个飞机呈箭头形状，可降低空气阻力。目前，三角形机翼很流行。
“变机翼”飞机则可克服飞机在起飞和着陆时速度小、短机翼产生的升力不够、需较长跑着等问题。在高速飞行时，它缩短机翼，起飞，着陆时又伸张开来。
飞剪式飞机的机翼像一把剪刀，在不同的飞行阶段机翼位置不同。当需要低速飞行或起飞、着陆时，飞剪张开（呈X型），变成一架平直翼飞机，获得很大的升力，并减小了噪音。高速飞行时，合拢飞剪（呈V字型），使机翼斜角减小，降低阻力。飞剪式飞机是变后掠翼飞机的改进。变后掠翼机机翼分为内、外翼，外翼可前后转动，用以改变后掠角大小。高速飞行时，后掠角增大，借以减小空气阻力；反之小后掠角时低速飞行。目前变后掠翼飞机只在战斗机上使用，今后民航客机上也将会见到。
变机翼和变后掠翼飞机都克服了高速飞机着陆时，需要很长跑道的问题。
在未来，水上飞机大力发展，它不受场地限制，可以在海上和湖泊上起落。而且各种小型飞机可大派用场，它们节省能源，重量轻、操作灵便。当陆路交通堵塞时，人们可乘这种小型飞机进行采访、购物。比小型飞机更方便的是飞车。飞车外观同现在普通的小汽车相似，只是多带两个机翼，它既可当汽车在公路上行驶，又可象直升机一样，不用跑道垂直起落。这将在巡警执行任务时和新闻记者的采访中大派用场。今后，人们不仅乘坐公共汽车外出游览，还可以乘坐能够垂直升落的空中客机，这种飞机可乘坐百人左右，到时候，我们如果去参观、游玩，就可以改乘这种便捷的交通工具了。
随着核工业的发展，还将出现核动力飞机。这是一种巨大型飞机，原子反应堆置于飞机尾部，与旅客客舱隔离开，反应堆产生的能量带动发动机工作。这种核动力飞机的航行时间和距离可以不受任何条件限制。在将来普通人也可以乘坐航天飞机在太空中遨游，像中国神话中的嫦娥一样登上月球。
环球飞蝶也将随着空间技术的发展而出现。它是以地面微波发射站发送来的高功率微波能束为动力源，飞行器的外形既光滑又扁薄，可以明显降低超高音速飞行时飞机的温度及遇到的阻力，并且整个飞行器的重量只有300公斤左右。这种飞行器在同温层里飞行时，只需要90分钟就可以绕地球一周。
飞鱼式潜水飞机也将广泛应用。它能像飞鱼一样，既能在空中飞行，又能潜入水里，是一种水空两栖的飞机。
人力飞机一直受到青年人的喜爱，世界各地的学生绕有兴趣地制作出各式各样的人力飞机，但这些飞机的飞行高度较低，飞行距离也不很远。但人力飞机不需要燃料，将从实验、研究阶段进入到实用阶段，可以应用于游泳业和体育锻炼等方面。
省力的斜面
在日常生活中，只要你细心观察，就会发现人们利用斜面原理的地方是很多很多的。
斜面的功用之一是以小力发出大力。古代猿人打制的石质尖劈就是利用斜面能以小力发大力的原理制造的，这也说明远古时代，猿人就已自觉或不自觉地利用斜面来达到省力的目的了。类似尖劈的东西还有斧、凿、铲、刨、刀、针等。这方面最巧妙的应用要算是“楔子”。木工用小小的一片劈状木片打进木制器具需要紧固的地方，就能使它承受很大的力，而不会省力的斜面脱出。我们知道力的作用效果不仅和力的大小、方向有关，还与受力的面积有关，如果力一定，受力面积越小，力的作用效果越明显。这便是斜面能以小力发大力的物理实质。俗话说：有劲使在刀刃上，也是源于此理。比如我们用刀切东西时，由于刀的侧面是斜的，当用力切时，这个力就使得刀的侧面向两边推压物体，使物体分开来；由于刀的侧面对物体的推压力比我们用的力大得多，所以很容易把物体切开。
斜面的功用之二是用较小的力升起重物。沿着斜面提起重物比竖直提起可以省力，这是大家都有的经验。比如，在没有吊车的情况下，人们需要把沉重的货物装上车时，通常是把一长木板一端搭在车厢尾部上，另一端放置在地面上，然后把重物放在斜的木板上把它拉、推到车上，这时所用的力远小于货物重力。农村中粮食入库也往往采用这种简单易行的方法。物理学家通过实验得知，利用斜面搬运东西，当高度固定的时候，斜面越长越省力。斜面的长度是斜面高度的几倍，那么被举起的重物就是所用力的几倍。即，你所做的功是一样的。在沿斜面向上升时，所需要的力虽减小，但其代价是必须要多走一些路程。所用的力越小（越省力），为使物体上升到同样高度所需要走的路亦越长，这符合能量守恒原理。
另外，螺旋也属于斜面一类，我们也可以用它来举起重物。一般螺旋的把手远远大于螺纹间的距离（称为螺距），因而只要在螺旋把手上加一个很小的力，就可以把重物举起。台钳一类的工具应用，也是同样道理，只不过把竖直举重物改为水平方向夹紧物体。
翻山越岭的公路修成盘山公路，而不是直上直下的；楼梯一般是斜置的，而不是竖立的，这些都是为了省力和安全考虑。现代的立体交叉公路桥也运用了斜面省力的原理。大家如果仔细观察周围的事物，一定还会发现许多斜面类的简单机械，我们可以信手拈来。
辨别生蛋和熟蛋
不敲碎蛋壳怎样辨别是生蛋还是熟蛋呢？这个问题可以用力学知识来解决。
方法是把要判别的蛋放到平的桌子上，用两手指把它旋转起来，这只蛋如果是生蛋，则转得较慢；如果是熟蛋，那么它旋转起来就快得多，甚至能自动在它尖的一端竖立起来。
这两个现象的原因是：熟透的蛋已经变成一个实心体，当用手转动时，整体获得一转动动能，各部分均有相同的角速度。而生蛋却因为它内部是液态的蛋黄、蛋白不能立刻旋转起来，因而蛋白和蛋黄就起着“刹车”的作用。
生蛋和熟蛋在旋转停止时候的情形也不相同，一只旋转着的熟蛋，只要你用手一捏，就会立刻停止下来；而生蛋虽然手碰到的时候停止了，但如果立刻把手放开，它还要继续微微转动，这个现象的本质是惯性。生蛋蛋壳虽然不转了，但内部的蛋黄、蛋白却仍在继续旋转，放手后，带动蛋壳一起转动，而熟蛋则蛋黄、蛋白跟外面的蛋壳同时静止。
当一次相扑运动员
日本的相扑可称为一绝，世界上像这样斯文的格斗固然少见，就是相扑运动员的身材也实在令人惊叹。
你是否想领略一下相扑运动员自身的体验？那么，如果你能到木星上，你就会成为一个名副其实的相扑运动员。比如，你的质量是60千克，在木星上，你的体重将会是多少呢？（木星的质量是地球的320倍，木星的直径是地球的11倍。）
答：根据万有引力的公式：F=fm·Mr2（1）
由此，地球上的引力（即物体所受到的重力）：F1=mg1=fm·M1[]r21（2）
其中，M1为地球质量，r1为地球半径，g1为地球表面的重力加速度。
相应的，对于木星：F2=mg2=fm·M2r22（3）
其中，M2为木星质量，r2为木星半径，g2为木星表面的重力加速度。
由（2）、（3）式，得：g1g2=M2M1·r1r22
已知：M2M1=320，r1r2=111
所以，g1g2=320（111）2=2.65
又g1=9.8米/秒2，g2=26米/秒2
在木星表面你所受到的重力将是：F2=mg2=60×26=1560牛顿，这个数值大致相当于相扑运动员在地球表面上所受到的重力大小。
发射人造卫星一般要顺着地球自转方向
跳远先要跑一段路，跳高也要先跑上一段路。至于赛跑的人，在达到终点以后，总会冲出一段路，这是因为有一种惯性把身体向前推去，要是脚突然停住，准会摔倒。跳远和跳高，也是利用了这一惯性，以便比静立着跳得更远，跳得更高。
我们有一句话叫做“逆水行舟”，表示事情不容易，要用力量去克服；还有一句话，叫做“顺水推舟”，意思和前一句相反。舟是一样的，一个逆水，一个顺水，人们所花的力量却不同了。
发射人造卫星之所以要顺着地球自转的方向，道理正跟跳远、跳高和顺水行舟一样，就是要借一股外力，这股外力不是别的，是地球自转的速度。
地球由西向东自转，这是大家知道的，可是究竟转得多快，又有多少力可以借呢？地球自转的线速度并不是全球各点都一样的，越近南北极，线速度越慢；越近赤道，线速度越快，这就跟唱片在留声机上转动一样，同样转一周，外圈跑的路长，里圈跑的路短。在南北极的中心点上，速度几乎等于0，可是在赤道上，线速度竟快到每秒465米，所以只要不是在两极的中心点上，在地球的各处，都有不同程度的地球自转的外力可借。
发射人造卫星和宇宙飞船，当然首先要依靠火箭本身的推力，可是如果火箭在赤道上发射，那么因为有每秒465米速度的外力可借，火箭的推力略为小一点点，问题也还不大。纬度越高，能借的外力越小。
所以，发射人造卫星，一般都要借用地球自转的这一股力。当然，如果发射火箭的推力大到足够的程度时，就不一定要借用地球自转的外力了，人们尽可以按照需要向任何一个方向发射。
衣服被挂破总是直角形的
当衣服的某一点被一个东西挂住，而人又给了一个反方向的拉力，这会对布造成破坏力，这时的破坏力应该是和拉力的方向一致的，为什么会出现直角两个方向的破坏呢？这和布的结构有关。布是以经线和纬线编织而成，最薄弱的环节就是单纯的经线或单纯的纬线，而受力方向往往是经线方向和纬线方向两个力的合力方向，这就是布的最牢固的方向。破坏总是从最弱点开始的，所以就形成了直角的裂口，也就是说这个破坏衣服的力量总是分解成相互垂直的分力，一个沿纬线的方向，一个沿经线的方向。
胶合板的层数都是单数
胶合板是我们生活中常见的建筑、装饰型木材，一般都分为三合板、五合板、七合板等，为什么它们都是单数层呢？
胶合板采用单数层的目的是为了使胶合板有一个中间核心层，一方面使两面的薄板受到核心层的牵制；另一方面使中间层也受到外层的制约。因此总是按木板纹理一块横，一块直交错重叠胶合起来的，使薄板相互牵制，不易翘曲或折断。如果采用双层数，虽然是一横一直地排置，可是最外两层薄板纹理不一致，就会出现一面的木板朝里收缩，另一面的木反朝横收缩，结果胶合板两面的大小就不同了；而且，由于外面两层木板的纹理方向不同，对中间层的制约作用也会失去，因此胶合板都是单数层。
蜡炬成灰泪始干
一根蜡烛长18厘米，质量59克，密度为0.9克/厘米3，如果把蜡烛竖直放在水中，保持它稳定不倒，必然有一部分浮出水面。这样，蜡烛仍然可以点燃发光，随着蜡烛烧去一部分，原来沉没在水下部分的蜡烛，它所产生的浮力就会大于蜡烛的重量，于是浮力使蜡烛继续浮出水面。问蜡烛何时被水淹灭，蜡烛灭时还剩多少厘米？
回答是：由于蜡烛的密度为0.9克/厘米3，所以蜡烛浮出水面的长度是总长的1/10，在水中部分的长度为总长的9/10，这样才能使蜡烛的重量和水对它的浮力平衡。
上述关系在蜡烛的燃烧过程中仍然成立，也就是说，当蜡烛烧去一截以后，它浮出水面的长度仍旧是目前总长度的1/10.由此推论，蜡烛自始至终浮出水面1/10的长度。只要水面非常平稳，这种发展将无穷无尽，最后可以认定蜡烛会全部烧完。
到此为止，使人感到蜡烛的精神确实可贵，不仅在空气中，就是浮在水上，也是“蜡炬成灰泪始干”！
蜡烛岿然不动的立场
随之而来，我们会发现又一个问题：为什么把一根长蜡烛竖直放在水中会非常难？它往往一侧身，就横着躺在水面上。尽管这时它仍然浮出水面110的体积，可是无法点燃，也就不能无私奉献了。请你解释一下，它为什么会站不稳？
原来蜡烛的重心O在L2位置，重力G向下可以看做是作用在O点上。蜡烛的浮力F向上，作用在蜡烛没在水中部分的中点P的位置。G和F大小相等，方向相反，分别作用在O点和P点。这种作用方式是不稳定的，只要稍微受到一点儿外界干扰，产生力矩，蜡烛就会旋转，直到横浮在水面，使浮力的作用点P移动直到接近O点。
由此可见，蜡烛的立场很重要。只要站得稳，它才能无私地燃烧自己，放出光和热。
伽利略的思考
著名的意大利物理学家、天文学家、数学家伽利略，从小就喜欢观察和思考。在他18岁那年，有一次到教堂去做礼拜。他注意到屋顶上挂的那些摇摆不定的吊灯的灯绳都一样长。他用自己的脉搏跳动的次数来测量吊灯的摆动时间，发现尽管有的灯摆动幅度大，有的灯摆动幅度小，但是它们摆动一次的时间都相等。这一发现引起伽利略的思考：是不是其他摆动也跟吊灯的相似，摆动一次的时间跟幅度大小没关系？吊灯的轻重不影响摆动一次的时间长短吗……
回去以后，伽利略找了些长短不同的绳子和轻重不同的石头，他用绳子系住石头做成摆，研究摆动的规律。他发现：摆动一次的时间，只由绳的长短来决定，不但跟摆动幅度的大小没有关系，而且跟石头的轻重也没有关系；只要摆绳的长度一定，摆动一次的时间就一定。
伽利略发现的摆动规律叫摆的等时性，被后来的科学家利用来制造带摆的时钟。
睡钉板而不受伤
我们可能都看过这样的表演：一个身材魁梧的大力士泰然自若地躺在钉着密密麻麻的钉子的木板上，并有两人抬来一块石磨盘放在他的肚子上，这时，又走出一人，扛着铁锤，来到大汉面前，举起铁锤就往磨盘上砸去，一下、两下、三下……让人不可能不为钉板上那个人的生命安全担心。可是过了一会儿，铁锤不砸了，当有人上前把大磨盘从那大力士身上移走之后，只见大力士从钉板上起来，面带笑容走到台前，他那裸露的上身，竟然一点儿也没有被重锤敲打和钉子刺破的痕迹。大力士那种安然无恙的神态，立刻博得了观众的一片喝彩声。
你可能会觉得很奇怪，大力士睡的是钉板，身上还压着一块大磨盘，外加铁锤的打击，怎么会伤不着呢？
我们先做一个小实验：在木板上钉钉子。准备一块木板和几种钉子。如果钉子头很尖，只要用锤子轻轻地钉，会很容易钉进去；如果钉子头很钝，则非要用很大的力气，才能钉进去。这是因为，尖的钉子同木板的接触面积小，压强大，速度也大；钝的钉子由于同木板的接触面积大，压强小，速度也小。这个实验和上面介绍的大力士睡钉板而没有受伤的相似的道理。
磨盘压在大力士身上，当铁锤砸在磨盘上时，由于磨盘的面积大，铁锤砸下来的力分散在磨盘上，磨盘产生的压强和速度都很小很小，几乎对大力士没有什么影响，大力士实际上受的只是磨盘的静压力，所以，只要大力士能够支撑住磨盘的重量，就能做这场惊险的表演了。
钉板上的钉子较钝，而且钉得非常密，大力士睡在上面，身体的重量分散在上千个钉子上，就没有危险了。但是，如果他睡在只钉几个钉子的木板上，那就一定会被砸得皮破血流不可。
打滑梯中的学问
一群小朋友，一天去公园打滑梯。请你猜猜看，他们要是都从滑梯上滑下，他们滑下的时间相同吗？是不是有人滑得快，有人滑得慢？跟打滑梯的人站、坐、躺的姿势有关吗？
这个问题确是物理学中典型的斜面问题。小朋友们打滑梯，等于一物体沿斜面滑下。假设斜面的长为s，斜面的倾角为θ，斜面上物体的质量为m，物体和斜面间的滑动摩擦系数为μ，那么物体在平行斜面方向上的合外力：
F=mgsinθμmgcosθ
沿斜面方向合外力产生的加速度，根据牛顿第二定律为：
a=Fm=gsinθ-μgcosθ
物体由静止沿斜面从顶端滑到底端所需的时间为：
t=2sa=2sgsinθ-μgcosθ
因为s、g、θ、μ不变，则t也不会变。
因此，只要滑梯的长度s相同，滑梯的倾角θ相同，同一地点的g值相同，不论小朋友是站着滑、坐着滑、躺着滑等，只要小朋友跟滑梯间的滑动摩擦系数相同，那么下滑时间、下滑快慢，跟小朋友的质量无关（或体重无关），跟滑梯的接触面积无关。
摔不倒的小丑
每当看马戏表演时，我们或许都要被台上的小丑逗得哈哈大笑：一顶尖帽子、一双大皮鞋，以及在台上前仰后合，醉态百出，总像要摔倒的样子，可却总也摔不倒。这里有什么奥妙？
小丑之所以摔不倒，主要是他的那双大皮鞋保护了他。小丑的鞋很大，无论他如何跌撞，重心的垂直线都在鞋的支撑面范围内，或者说是在两只脚之间的连线内。这就保证了小丑的全身（包括衣服、鞋等物）的重力，在竖直方向的作用线始终都落在一个可靠的支撑面范围内。
两条成语
“咬紧牙关”和“一发千钧”实际上还真有科学根据。
人每天要吃饭咀嚼，所以咀嚼肌会伴随人的一生不停活动。它也是人体中最强的肌肉。据测量，咀嚼收缩时可以负担800牛顿的力。正因为如此，杂技演员表演各种高难度的动作，比如空中用牙叼人，或者叼花倒立，只要“咬紧牙关”，他（她）就可以承担一个人的重量。
说到“一发千钧”，你可以找一根与头发丝粗细相仿的细铜丝比较一下，把它们拉断几乎要用相同的力量，可见，头发丝是相当结实的。正因为如此，在古代战争中，利用妇女的头发编成绳子，拉战车、系吊桥，起了巨大的作用。
妇女的长发非常珍贵，既柔美又坚韧。假如头发非常长，岂不更稀贵了吗！据《吉斯尼世界纪录》记载，美国有位名叫黛安妮的女士头发竟长3米多。然而世界上头发最长的人并不是妇女，而是男人。我国四川的吴华银老人，他蓄发56年，头发已长达3.84米。
一指禅
海灯法师有个绝招“一指禅”，他能用一个手指倒立，支承全身的重量。小福子看得入了迷，他想：假如，海灯法师左右手指都能“一指禅”，那么是否能找到海灯法师的重心？
你一定以为这很简单。当右手一指倒立时，从手指接触地的那一点向上引一条竖直线；再当左手一指倒立时，也从手指接触地的那一点向上引一条竖直线。这两条竖直线相交的那个点，就是海灯法师的重心。
这个回答不全面，这样求出的重心只能说是海灯法师倒立时的重心，或者也可以说是海灯法师直立时举着一个胳臂时的重心，（因为这两种方式海灯法师的形状是一样的，只是方位变化了，而重心只跟形状有关。）这样求出的重心并不等于正常站立时的重心。
由此可见，一个物体当它内部质点的分布发生变化时，其重心也随之变化了。就像用一块橡皮泥可以捏成各种形状，而各种形状的橡皮泥的重心却不尽相同。
有能而无力
著名桥梁学家茅以升在力学方面有着独到的见解。他说：“力学中的基本概念应当是能而不是力。”这就是说，过去力学中只谈“力”，许多问题得不到解决，而“能”才是自然界中的核心问题。
举个简单的例子。物体做匀速直线运动，由于没有加速度，也就没有“力”的作用。既然没有“力”，为什么还运动？因此，力的概念就无法去解释，“力”变成了无能为“力”。
又比如，碰撞时虽然有力和反作用力，但要计算它们碰撞后的速度却不能用“力”去计算。尤其是碰撞还有弹性碰撞和非弹性碰撞之分，“力”就更无法解释了。
所以，提出“能”的概念是非常正确的，符合自然界的客观规律。像实际生活中我们经常遇到的“冲量”、“能量”都不是简单的“力”的概念，冲量是力和时间的结合，能量是力与空间的结合，而且我们还知道能量转换和守恒定律是自然界的普通规律，用“能量法”可以计算任何复杂的题目。
鸡蛋的魔术
观看魔术表演时，经常能见到魔术师手持一个完整的带壳的鸡蛋，一转眼功夫就放进一个瓶口比鸡蛋略细的瓶子里，鸡蛋在瓶中完好无损。这是怎么回事呢？难道鸡蛋能变小吗？
其实，是魔术师利用物理方法，迅速、巧妙地让鸡蛋进入瓶子中的。使鸡蛋进入瓶口略细的瓶子有两种方法：
其一：把一小团棉纱蘸上点儿酒精，点燃后放进准备好的空瓶中，等棉纱快要燃烧完时，将鸡蛋扣压在空瓶的口颈上，让它的四周均匀接触瓶口，不留任何缝隙。这时，由于瓶内热空气变冷，压强降低，瓶子外部的大气压强大于瓶内气体的压强，于是形成一个向瓶内的压力，正好把直径略大于瓶口的鸡蛋压进瓶口内。不过，要想从瓶内再把鸡蛋完好无损地倒出来，可就没这么容易了。
其二：事先把鸡蛋泡在醋内，使蛋壳的石灰质变软，但颜色、形状仍然没有变化。这时，可以把鸡蛋拉成椭圆形放进玻璃瓶内。等放进去后，鸡蛋又恢复了原来的形状。
人类生活与大气压强
生活在地球上的人类，无时无刻不受到大气压强的作用，就像潜水员潜入海底要受到海水的压强一样。那么，大气压强和我们的日常生活有什么关系呢？现仅举几例来说明这个问题。
古代，人们利用大气压制造了大气压抽水机。最简单的抽水机只需要一个两端开口的铁筒和一个与筒内壁密切配合的活塞就制成了。它的工作原理和注射器的工作原理是一样的，都是利用大气压强把液体吸入管中。注射器在吸药液前将活塞推到下端，然后将针头插入药液瓶中，当活塞被提起来时，管内前端的气体极少，压强相当小。药瓶中的药液在大气压的作用下，被压进针管中。
现在，人们经常用吸管吸各种饮料、小聪聪母液、人参蜂王浆等口服营养液，给钢笔灌墨水，农业灌溉中常用的“虹吸现象”，新型墙壁上的挂衣钩等等很多方面都是巧妙地利用了大气，为人类生产、生活、学习和科学研究服务。
大气压的发现
大气压强的发现跟抽水机的使用是紧密相连的。
在古代，人们已经会用吸取式抽水机抽水了。那时人们用“自然害怕真空”的说法，解释水在抽水机中随活塞上升的现象，而对这种现象的真正原因——大气压强的作用，是不知道的。
1640年，随着生产的发展，在意大利的繁华商业城市佛罗伦萨，人们想用抽水机抽出深度在10米以上的矿坑中的水。结果发现，水只能吸到大约10米的高度。技师们想尽了各种办法，使活塞跟筒壁紧密配合，但仍然不能使水升得更高。
技师们向当时的大科学家伽利略求教，伽利略因年老多病，不能仔细考察和研究这个问题。但是，他指出：如果水在抽水机中能升高10米，那么，比水轻的油，应该升得更高。比水重的多的水银，上升的高度应该比10米少得多。
伽利略去世后，他的学生托里拆利继续研究这个问题。他用玻璃管代替不透明的金属圆筒，用水银代替水做实验。实验结果跟导师伽利略的预料完全相符。水银在玻璃管中上升的高度，只有水上升高度的1/14左右。在托里拆利实验中，玻璃管内水银的上方就是真空。这说明自然界是可以产生真空的，自然害怕真空的说法并不成立。
托里拆利的实验，不仅揭示了大气压的存在，而且测出了大气压的大小。在大气压的作用下，水在抽水机中上升的最大高度大约为10米左右。
高原的水烧不开
听说高原气候会带来许多奇怪的现象。比如在高原烧水怎么烧水也开不了。
在高原，由于气压低，因此沸点就降低，不到100℃水就沸腾了。因此笼统地说“没有开”也不合适，因为照样有气泡产生，水也在沸滚，只不过是这时的水不到100℃，沏茶沏不开，水中的微生物也没有杀死。
为了使高原的水能真正烧开，即让它在100℃时才沸腾，就必须使用高压壶或高压锅，这样水的沸点就只决定于高压壶中的水蒸气的压强了，而与外界大气压无关。
煮饺子的学问
煮饺子时，有经验的“美食家”都是等水沸腾后才把一定数量的饺子下到锅里，并且边让饺子下锅，边用勺子轻轻在锅底推动沉下的饺子（重力大于浮力，饺子下沉），水不再沸腾；等到水重新沸腾后，看到饺子个个饱满，而且浮到水面（浮力大于重力，饺子上浮），部分饺子悬浮在水中（浮力等于重力，饺子悬浮），再加点儿凉水，稍煮一会儿就捞出来，且断定已经煮熟可以享用了。这样做是为什么呢？
从物理学的观点看，包饺子的面从生到熟，密度会由大变小，熟饺子的体积要比生饺子的体积大，原因是包饺子的时候，将空气和馅一起包到饺子里；这些空气封闭在饺子里出不来；生饺子放到锅里受热后使饺子里的空气体积膨胀。因此，生饺子下锅后，饺子的重力大于浮力，饺子沉在锅的底部；煮熟的饺子，浮力大于饺子的重力，会上浮到水面。所以说，煮饺子也有“很深”的物理学问。
捞到盘里或碗里的饺子，马上又变小了。这也是由于出锅后，室内温度比较低，饺子遇冷后，里边的空气收缩，使饺子又变小了。
真空包装
真空包装也是依据物理原理进行生产的。我们知道，气体的压强是由于大量气体分子不断碰撞器壁产生的。因此，单位体积的分子数越多，温度越高，器壁单位面积上受到气体分子的冲击力越大，压强越大。所谓真空，就是把容器里边的气体抽出来，抽出来的气体越多，容器里单位体积的分子数越少，压强越小。所以经常用容器里压强与大气压强的差异大小，来表示容器里真空度的大小。
祸福兼具的共振
1906年的一天，一支沙俄的军队迈着整齐的步伐，通过彼得堡封塔河上的爱纪毕特桥，突然桥身断裂，造成桥毁人亡的悲剧。事后调查表明，桥本身相当坚固，军队的总重量也不会把桥压垮。那么，大桥究竟是如何断裂的呢？原来是共振造成的。
先做一个小实验，AB为一根绷紧的细线，上面悬挂着a、b、c三个单摆。摆c悬线与a长度一样，所以a、c自由振动时的固有频率相同。现在推动c摆锤让它振动起来，在c的影响下，a、b摆锤也都振动起来，振动的频率都与c摆的频率相同。但a摆的振幅远比b大，这是由于a摆与c摆的固有频率相同，a摆与c摆的“合拍”使振幅增加，也就是说a与c之间发生了共振。一般来说，当外力的振动节拍和物体本身的固有频率的节拍相同或相近时，物体就会产生强烈的振动，叫做共振。上面谈到的那支沙俄军队，就是由于队伍行进的步伐十分整齐，频率正好等于桥的固有频率，和桥产生共振，导致大桥断裂。
为了避免发生破坏性的共振，世界各国都有一条不成文的规定：大队人马要便步过桥。建造铁路桥梁时，绝对不能让桥梁的固有频率与车轮撞击接轨处的振动频率相近。制造火车车厢时，也要使车厢下弹簧的固有频率远离车轮撞击接轨处的振动频率，以防车厢共振，使乘客免受颠簸之苦。登山运动员禁止高声说话，避免由于空气的振动引起雪层共振而发生雪崩。
尽管共振像幽灵一样带来灾难，但在更多的场合却是我们的朋友。人的耳朵之所以能“听音”，全在于人耳中有精巧绝伦的共振系统；地震仪是利用机械共振制成的。在近代科学技术中，共振既是探索宇宙的威力巨大的武器，又是打开物质微观世界大门的金钥匙。
爆米花
有一种职业快要消失了，这就是爆米花。倒不是米花不好吃，而是因为那种土制的工具不卫生，它含有铅，而铅是人身健康的大敌。
现在，我们先不去议论铅有毒之类的问题，而要从爆米花本身去考虑：为什么放进去的是米粒，出来的是松脆的米花了呢？
爆米花的过程是这样的，把米粒和糖精放到一个可以转动的容器里，盖紧盖子以后，把容器放在火上烧，同时不停地转动，使内部米粒受热均匀，等到容器内的压强达到几个大气压的时候，卸下容器，把容器盖猛然打开，只听“嘭”的一声，喷香的米花就爆好了。
在加热的过程中，虽然容器气体体积不变，但是气体的温度和压强都在增高。这时，容器内的气体符合气体状态方程，也就是说PV=RT，或者改写成为P1V1T1=P2V2T2.
设加热之前为状态1，加热时为状态2，于是V1=V2，P1T1=P2T2，也就是说加热期间，温度和压强是在同时增加的。
当容器打开的一瞬间，容器中气体来不及和外界产生热交换，因此是绝热膨胀的过程。在绝热膨胀过程中，符合理想气体的绝热过程的方程，由于体积一下子变大，容器内的压强急剧变小，使得每个米花内部贮留的空气失去了外部压强的限制，于是米花都爆开了。
打气筒的学问
有的打气筒又省劲，打得又快；而有的打气筒，又费劲，进气又慢，而且气筒还发烫，这又是什么原因呢？
打气筒是通过一个活塞做功，使进到气筒里的空气被压缩后打进轮胎中，所以好的气筒应该不发热，气体属于等温压缩，即满足玻意耳—马略特定律P1V1=P2V2.
有的气筒，活塞和气筒壁之间摩擦力太大，造成气筒发热，造成气筒发热，而气筒内的空气又得不到充分压缩，压力不够大就压不进轮胎，或者接嘴处有漏气现象。这样打气时做的功大部分都变成无用功损耗了，气筒的效率当然差。
现在经过革新后的打气筒，在主筒体旁边还多了一个副气筒，使它是有了很多优越性。
附加的副气筒实际上是一个贮气室。当开始打气时，活塞运动只是给副气筒打气，打到一定程度，副气筒中的气体压强到了一定数值以后，气体会被自动地压到轮胎中去。
由于副气筒的体积小，只要稍用几下力，就可以把它贮满一定压强的气体，这比直接往轮胎中打气要省力得多。另外，一开始时副气筒中的压强比轮胎中的低，所以往副气筒打气，压差大，容易进气。
飞机要迎风起飞
飞机要迎风起飞，听起来很奇怪，因为顶着风起飞会降低飞机与地面的相对速度。
实际上，飞机从地面起飞时，重要的不是飞机与地面的相对速度，而是与空气的相对速度。假定飞机速度达到150公里/小时，迎面风的速度为30公里/小时，则飞机与空气的相对速度为150+30=180公里/小时。如果顺风飞行，飞机与地面的相对地速度就会快一些，假定为165公里/小时，可是，这样一来，飞机与空气的相对速度则只有165-30=135公里/小时了。
有的飞机着陆滑跑时尾后要拖着一个伞
飞机着陆，需要一段很长的跑道，飞机的速度越快，所需要的跑道也就越长。为了缩短着陆滑跑的距离，飞机上采用了各种减速装置。如机轮刹车装置，它与汽车刹车装置相似。另外，就是你看见的伞，它叫减速伞。
当飞机着陆时，飞行员打开伞舱，放出减速伞，由此产生了很大阻力，迫使飞机减速，飞机很快就停稳了。
汽车轮胎上花纹的用处
仔细观察一下，就会发现汽车轮胎上都有这样那样的花纹。这可不是为了好看，而是为保证车辆行驶的安全。
为什么这样说呢？
如果汽车只在非常干燥的路面上行驶，轮胎上不要花纹也十分安全。可一遇到雨天，没有花纹的轮胎就很容易打滑，这是因为在路面和轮胎之间有一层薄薄的水膜，水膜使轮胎和路面的摩擦力减小。这时候，车子开起来会摇摇晃晃，想停却停不下来。
如果轮胎上有花纹，水就会从花纹的沟里排出去，轮胎和地面仍然紧紧地贴在一起，因此不容易打滑。
城市里行驶的车辆，轮胎上的花纹一般都是直线锯齿型的，它还能帮助消除汽车开动时发出的噪音。
在野外行驶的车辆，轮胎上的花纹又深又宽，能紧紧地“咬”住地面，即使是在雪地上行驶，也不容易打滑。
