趣味力学：内力解答及运动推动分析

作用力和反作用力都是作用在同一物体的不同位置的情况，在现实生活中也是经常发生的事情，我们称其为“内力”作用。例如肌肉的张力和机车气缸的蒸汽压力都属于这种情况。它们共同的相似之处是，虽然这种内力不能使物体的整体有一个共同的运动，但是它可以在这个整体的限制下改变其所属部分位置。这就好比步枪射击时火药产生的气体作用力，它一方面作用于子弹让其向前飞行，另一方面又作用于步枪使其向后坐，火药气体的内力作用不可能使子弹和步枪都向着同一个方向运动。

但是人的行走和机车的行驶我们又该如何解释呢？不是说内力不可以使物体整体向同一方向运动吗？难道它们不都是在摩擦力的作用下，整体向前方运动着吗？我们知道在人的行走和机车行驶两种情况中，摩擦力作用是肯定存在的。有句俗话说得好，“像牛在冰上一样”，像正常那样走路在滑滑的冰面上是行不通的，机车行驶也不例外，如果是在结了冰的钢轨上行驶，钢轨上滑滑的，机车轮子不停地转，也只能是在原地打转而已，根本无法前进。既然都是摩擦力推动人向前行走和机车向前行驶，那么我们为什么在之前还要说摩擦力对已有的运动有阻碍作用呢？

谜团的答案并不复杂。两个内力共同作用只能是整体的各个部分向不同的方向运动，它们无法推动整个物体的运动。除非出现了另外一个力，这第三个力如果可以抵消或是削减了两个内力中的一个，那就会有不同的情况发生。到时候另外一个内力就必然会推动物体作前进或者后退的运动。起到抵消和削减作用的这第三个力就是摩擦力，因此物体可以在另一个内力的作用下向前行驶。

假如你现在站在很滑的冰面上，想要使自己走动起来，首先要用力迈出自己的右脚，这个时候会有很多的内力同时在你的身体里开始作用，它们都遵循作用和反作用力等值的定律。它们共同作用的结果是最终有两个力作用在两只脚上（推动右脚向前的力F1 和使左脚向后的力F2，它和F1 大小相等，但是方向却相反），使你的两只脚前后分开，但是你的身体（准确地说是身体的重心）没有因此移动。假如此时在你的左脚脚底撒上一层沙子，使其下面变得不再光滑，情况就会发生变化。这个时候在左脚底部产生的摩擦力F3 就会抵消和削减了原有的力F2，右脚就会在F1 的作用下向前移动，身体因此而前行（图1-9）。我们走路的实际情况是，抬脚向前迈的同时，这只脚和地面之间的摩擦力就削减掉了，另外着地的一只脚就会被它和地面的摩擦力阻止向后滑。(www.xing528.com)

图1-9　使我们可以前进的是力F3

还有机车的运动，我们可以对相对复杂的情况进行归纳，两个内力中的一个要被车轮的摩擦力所抵消掉，另外一个则推动机车前进。