第一章力學的基本定律 1.10火箭為什么會飛？

第一章力學的基本定律 1.10火箭為什么會飛？

　　連研究過物理學的人，有時也會對火箭的飛行做出完全錯誤的解釋。他們說，火箭所以會飛，是因為利用在它里面燃燒的火藥所生的氣體來推開空氣。從前的人對火箭的想法是這樣的（火箭早就發明了），現在還有許多人也是這樣想。可是，如果叫火箭在沒有空氣的空間里飛，它不但不比在空氣里飛得壞，反而會飛得更好。可見火箭運動的真正原因，完全是另一回事。

　　其實這里發生的情形，同開炮的時候炮彈向前飛去而炮身后坐的情形，是完全一樣的。你可以想一下手槍和各種火器在發射時候的“后坐力”！假使把大炮懸在空中不給它一個支持點，炮身在射擊以后就會向后運動，它的速度同炮彈向前運動的速度的比，等于炮彈的重量同大炮的重量的比。因此，儒勒·凡爾納的幻想小說《底朝天》里的主人公，甚至會想到利用大炮的強大后坐力來做一件大事業——“把地軸扶正”。

　　火箭其實就是大炮，不過它射出的不是炮彈而是火藥的氣體。中國的輪轉焰火能旋轉著上升，也是這個道理。裝在輪子上的一根火藥管，當里面的火藥著火的時候，就發生氣體向一方面沖出，火藥管和跟它連在一起的輪子，就向相反的方向運動。從本質上來看，這也只是一種大家知道的物理儀器“西格納爾”輪的變相罷了。

　　有一件有趣的事。在輪船發明以前，曾經有過一種機器船的設計，這也是根據同一原理想出來的。船尾裝有強大的壓水泵，能夠把船里儲存的水壓向船外，因此這條小船就向前駛去，好象中學物理實驗室里用來證明上面說的這條原理的浮在水面上的洋鐵罐一樣。這個設計（列姆齊提出來的）沒有拿來實用過，可是它對輪船的發明卻起了很大的作用，因為它向富爾敦暗示了發明輪船的可能性。

　　我們也知道，最早的蒸汽機是紀元前二世紀的時候希羅制造的，他根據的就是這一個原理：汽鍋β里的蒸汽通過管 εεη進到一個安在水平軸上的球里；然后從兩個曲柄管沖出，就把管子向相反的方向推，使球開始轉動。可惜，希羅式的蒸汽渦輪機在古代只能成一種有趣的玩具，因為奴隸勞動的代價低廉極了，誰也不想使用機器。可是這個原理本身卻沒有被技術家拋棄。今天我們正在用它來建造反動式渦輪機。

　　還有一種也是根據這一個原理設計的最早的蒸汽汽車，是提出作用和反作用定律的牛頓設計的：從放在車輪上的汽鍋里發出的蒸汽向一面沖出去，于是汽鍋就被反作用力推著，使車輪慢慢前進。

　　噴氣式汽車就是牛頓的汽車的現代形式。

　　如果有興趣，可以做一只紙制的小船，這只小船也跟牛頓的汽車極其相象。用一個空的蛋殼做汽鍋，汽鍋下面放一個頂針①，頂針里放一塊浸了酒精的棉花，把棉花點著以后，蛋殼里的水便慢慢化成蒸汽；這時候，一股蒸汽就要向一面沖出，使整個小船向相反方向前進。不過，要做這種有教育意義的玩具，得有相當精巧的手藝。

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