貓為什么總能四腳著地：有趣的物理學(xué)悖論和謎題

第 1 章 有趣的物理學(xué)悖論、謎題和問(wèn)題 ………………………………… 1
1.1 引言/ 介紹 ………………………………………………………… 1
1.2 背景………………………………………………………………… 3
1.3 來(lái)源 ………………………………………………………………… 3
第 2 章 外太空的悖論 ……………………………………………………… 5
2.1 航天飛機(jī)里的氦氣球 ……………………………………………… 5
2.2 不用噴氣飛機(jī)的宇宙航行 ………………………………………… 8
2.3 彗星的悖論 ……………………………………………………… 11
2.4 加速反而導(dǎo)致減速 ……………………………………………… 13
第 3 章 旋轉(zhuǎn)液體相關(guān)悖論 ……………………………………………… 15
3.1 浮動(dòng)軟木塞之謎 ………………………………………………… 15
3.2 拋物面鏡和兩個(gè)廚房里的謎題 ………………………………… 17
3.3 拋物面之謎 ……………………………………………………… 18
3.4 斜坡上劃船 ……………………………………………………… 20
3.5 無(wú)引擎無(wú)船帆航行 ……………………………………………… 21
3.6 冰山悖論 ………………………………………………………… 22
第 4 章 沉浮悖論 ………………………………………………………… 24
4.1 輪子上的浴缸 …………………………………………………… 24
4.2 深入探討浴缸問(wèn)題 ……………………………………………… 26
4.3 怎么在一秒內(nèi)減肥? …………………………………………… 27
4.4 水下的氣球 ……………………………………………………… 29
4.5 水中呼吸器之謎 ………………………………………………… 31
4.6 重量之謎 ………………………………………………………… 32
第 5 章 流體與噴射 ……………………………………………………… 34
5.1 伯努利定律和水槍 ……………………………………………… 34
5.2 吮吸吸管與時(shí)間的不可逆性…………………………………… 37
5.3 伯努利定律與航天飛機(jī)上的移動(dòng) ……………………………… 38
5.4 灑水器之謎 ……………………………………………………… 39
5.5 速度為零卻能快速噴水? ……………………………………… 41
5.6 流水之謎 ………………………………………………………… 42
5.7 流體悖論 ………………………………………………………… 44
5.8 噴墨打印機(jī)問(wèn)題 ………………………………………………… 46
5.9 渦度悖論 ………………………………………………………… 47
第 6 章 移動(dòng)體驗(yàn):自行車、體操、火箭 …………………………………… 49
6.1 秋千是如何工作的? …………………………………………… 49
6.2 能量消耗不斷增加 ……………………………………………… 50
6.3 做大回環(huán)的體操運(yùn)動(dòng)員與輪子里的倉(cāng)鼠 ……………………… 52
6.4 冰面上控制汽車 ………………………………………………… 54
6.5 騎著自行車怎么轉(zhuǎn)彎? ………………………………………… 55
6.6 通過(guò)傾斜來(lái)加速 ………………………………………………… 56
6.7 騎車人僅靠身體運(yùn)動(dòng)能加速嗎? ……………………………… 57
6.8 摩托車上增重 …………………………………………………… 58
6.9 踩自行車踏板,感受公式 mv2 / 2 中的平方 ……………………… 60
6.10 火箭悖論 ………………………………………………………… 61
6.11 咖啡火箭 ………………………………………………………… 62
6.12 從行駛的汽車?yán)锶忧?…………………………………………… 64
第 7 章 科里奧利力的悖論 ……………………………………………… 67
7.1 什么是科里奧利力? …………………………………………… 67
7.2 在波音 747 飛機(jī)上感受科里奧利力 …………………………… 68
7.3 下水道里的科里奧利力 ………………………………………… 70
7.4 高氣壓和好天氣 ………………………………………………… 70
7.5 信風(fēng)的成因 ……………………………………………………… 71
第 8 章 離心悖論 ………………………………………………………… 73
8.1 哪條路線更便宜:是往東飛還是往西飛? ……………………… 73
8.2 科里奧利悖論 …………………………………………………… 74
8.3 神奇的倒立鐘擺:什么在支撐它? ……………………………… 76
8.4 反重力糖蜜 ……………………………………………………… 79
8.5 “證明”吊索無(wú)法工作 …………………………………………… 80
8.6 大衛(wèi)-歌利亞問(wèn)題………………………………………………… 81
8.7 管道中的水 ……………………………………………………… 84
8.8 哪個(gè)張力更大? ………………………………………………… 85
8.9 失重狀態(tài)下滑行繩索 …………………………………………… 87
第 9 章 涉及陀螺的悖論 ………………………………………………… 91
9.1 陀螺為什么可以無(wú)視重力? …………………………………… 91
9.2 自行車中的陀螺 ………………………………………………… 94
9.3 旋轉(zhuǎn)的硬幣 ……………………………………………………… 95
9.4 光滑穹頂上的圓環(huán) ……………………………………………… 97
9.5 用陀螺找到北極 ………………………………………………… 98
第 10 章 冷與熱…………………………………………………………… 101
10.1 熱量能從較冷的物體傳到較熱的物體中嗎? ……………… 101
10.2 打氣筒中的分子運(yùn)動(dòng) ………………………………………… 104
10.3 如何用打氣筒作熱泵 ………………………………………… 105
10.4 如何在冬天讓房間變暖 ……………………………………… 106
10.5 如何用自行車輪胎冷凍物品 ………………………………… 107
第 11 章 兩種永動(dòng)機(jī)……………………………………………………… 109
11.1 毛細(xì)效應(yīng)的永動(dòng)現(xiàn)象 ………………………………………… 109
11.2 橢圓鏡永動(dòng)機(jī) ………………………………………………… 111
第 12 章 航行與滑行……………………………………………………… 113
12.1 從發(fā)射櫻桃核中借鑒的航行方法 …………………………… 114
12.2 逆風(fēng)航行 ……………………………………………………… 116
12.3 逆風(fēng)騎自行車 ………………………………………………… 116
12.4 在無(wú)上升氣流時(shí)翱翔天空 …………………………………… 119
12.5 危險(xiǎn)的水平風(fēng)切變 …………………………………………… 121
第 13 章 翻轉(zhuǎn)的貓和旋轉(zhuǎn)的地球………………………………………… 122
13.1 貓是怎樣在落地時(shí)保持四腳先觸地的? …………………… 122
13.2 信風(fēng)能減緩地球自轉(zhuǎn)嗎? …………………………………… 124
第 14 章 其他悖論與難題………………………………………………… 125
14.1 怎樣用書(shū)打開(kāi)紅酒瓶? ……………………………………… 125
14.2 “它是活的!”…………………………………………………… 127
14.3 被地板“吸”過(guò)去的梯子下落時(shí)加速度大于 g ……………… 128
14.4 船上的人與阻力 ……………………………………………… 129
14.5 沒(méi)有尾流沒(méi)有阻力的幽靈船 ………………………………… 131
14.6 受恒定重力加速度的過(guò)山車 ………………………………… 133
14.7 向小車射擊 …………………………………………………… 134
14.8 用鞋子計(jì)算 2的值 …………………………………………… 135
附錄 ………………………………………………………………………… 137
A1 牛頓定律 ………………………………………………………… 137
A2 動(dòng)能、勢(shì)能、功 …………………………………………………… 139
A2.1 功 ………………………………………………………… 139
A2.2 動(dòng)能 ……………………………………………………… 141
A2.3 勢(shì)能 ……………………………………………………… 142
A2.4 能量守恒 ………………………………………………… 143
A3 質(zhì)心 ……………………………………………………………… 144
A4 動(dòng)量 ……………………………………………………………… 145
A5 力矩 ……………………………………………………………… 148
A6 角動(dòng)量 …………………………………………………………… 149
A7 角速度與向心加速度 …………………………………………… 151
A8 離心力和向心力 ………………………………………………… 154
A9 科里奧利力、離心力、復(fù)指數(shù) …………………………………… 155
A10 微積分的基本定理 …………………………………………… 157