架子車：拉與推背后的力學(xué)奧秘與生活智慧
文/于澄潔
現(xiàn)在的人已經(jīng)很少拉架子車了，但多年來，有個(gè)問題始終縈繞在我心頭，亟待深入探究與清晰闡釋。五十年前，我踏入中學(xué)校園，在物理課堂上接觸到“力的分解”知識(shí)后，同學(xué)們不約而同地對(duì)一個(gè)實(shí)際問題產(chǎn)生了濃厚興趣——“架子車?yán)p還是推著輕”？從理論層面看，依據(jù)“力的分解”原理，人在拉架子車時(shí)，施加的力會(huì)有一部分被分解為垂直向上的分力，這部分力無法對(duì)車輛的前進(jìn)做功，看似被白白浪費(fèi)。 然而，對(duì)于在農(nóng)村長(zhǎng)大的我們而言，架子車是日常生活中不可或缺的運(yùn)輸工具，拉架子車更是家常便飯，每個(gè)人都有著切身體會(huì)。在實(shí)際勞作中，我們無一例外選擇“拉”架子車，“推”的情況少之又少。因?yàn)橹庇^感受告訴我們，拉起來不僅省力，操作也更為輕松，而且方向容易掌控，只有在極為特殊的情形下才會(huì)采用推的方式。這與從課本知識(shí)推導(dǎo)得出的結(jié)論大相徑庭，“力的分解”理論無疑顛覆了我們基于經(jīng)驗(yàn)形成的認(rèn)知。那時(shí)的我們，既迫切想向老師請(qǐng)教解惑，又擔(dān)心這個(gè)問題過于特殊，不像常規(guī)知識(shí)點(diǎn)，好在一位在城里長(zhǎng)大的女同學(xué)鼓起勇氣，向物理老師提出了這個(gè)困擾大家許久的疑問。記得當(dāng)時(shí)，包括我在內(nèi)的五六個(gè)同學(xué)，都圍聚在老師身旁，全神貫注地等待著答案。 物理老師解釋道：“拉架子車時(shí)，人的力量方向是斜向上的。根據(jù)‘力的分解’原理，有一部分力被分解為垂直向上的力，這部分力作了無用功。而人在推架子車時(shí)，推力是向正前方的，沒有產(chǎn)生無用功，所以從理論上來說，架子車應(yīng)該是推著輕?！边@番解釋并未消除我們的疑惑，在場(chǎng)的同學(xué)仍舊滿臉困惑。老師似乎也察覺到與大家實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的矛盾，看到同學(xué)們愕然的神情，他補(bǔ)充道：“但是，人推著架子車時(shí)，架子車輪軸的軸承是倒轉(zhuǎn)的，這會(huì)增加阻力，所以實(shí)際操作中還是拉著輕?！?對(duì)于“軸承倒轉(zhuǎn)”這一說法，我始終持有懷疑態(tài)度。為了驗(yàn)證，我曾多次將架子車立起或翻轉(zhuǎn)，讓車輪空轉(zhuǎn)，反復(fù)感受，卻并未察覺正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)存在明顯差異；甚至將架子車的車軸和車輪同時(shí)調(diào)換位置進(jìn)行試驗(yàn)，拉車時(shí)也沒有感覺到任何不同。由此可見，“軸承倒轉(zhuǎn)增加阻力”的說法是不成立的。不過，要想從根本上弄清楚“架子車?yán)p還是推著輕”，僅僅依靠生活經(jīng)驗(yàn)和簡(jiǎn)單的試驗(yàn)顯然不夠，必須從科學(xué)理論與實(shí)際操作相結(jié)合的角度進(jìn)行深入分析。 中學(xué)畢業(yè)后，我回到生產(chǎn)隊(duì)參加勞動(dòng)，拉架子車成了日常主要工作。隨著時(shí)間推移，我的拉車技術(shù)日益嫻熟，也逐漸琢磨出了其中的諸多門道。在不同的路面條件下，拉車和推車的感受有著顯著差別：當(dāng)行駛在堅(jiān)硬平坦的路面上時(shí)，由于地面變形微小，與車輪之間的摩擦力較小，此時(shí)拉著和推著架子車，在輕重感覺上差異并不明顯；但一旦路面變得松軟，拉車的省力優(yōu)勢(shì)便凸顯出來，明顯比推著輕松許多；要是架子車不慎陷進(jìn)松軟的路面，推車幾乎無法前行，唯有采用拉的方式才能讓車子脫離困境。 為何會(huì)出現(xiàn)這樣的情況呢？這與人體結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)期形成的用力習(xí)慣密切相關(guān)。其一，人類在日?；顒?dòng)中，早已習(xí)慣了向前拖拽的動(dòng)作模式，這種動(dòng)作能夠更自然、更高效地發(fā)力；其二，拉車時(shí)人處于車子前方，視野開闊，能夠清楚觀察前方路況，車子緊隨其后，方向控制變得輕而易舉，遇到坑洼障礙也能輕松避讓；而推著架子車前行時(shí)，方向掌控難度大幅增加，倘若車輪不小心掉進(jìn)路邊排水溝，只能費(fèi)力地向后拽車才能脫困。其三，在非剛性地面上，車輪滾動(dòng)會(huì)使地面發(fā)生變形，進(jìn)而產(chǎn)生較大阻力。拉架子車時(shí)，我們不僅可以雙手用力，還能借助肩膀上的襻繩向前拖拽，充分調(diào)動(dòng)全身力量，發(fā)力更為充分；反觀推車，主要依靠雙手施力，難以將全身力量有效利用起來，自然會(huì)感覺吃力許多。 此外，合理控制車上重物的重心，巧妙抬高車轅，還能讓車子獲得額外的向前動(dòng)力，尤其是在長(zhǎng)途運(yùn)輸時(shí)，這種省力效果更為顯著。過去農(nóng)村的道路大多是土路，與如今新農(nóng)村的硬化路面截然不同。車輪碾壓過后，土路會(huì)發(fā)生明顯變形，增大車輪與路面之間的摩擦系數(shù)。此時(shí)，拉架子車時(shí)肩膀襻繩斜向上產(chǎn)生的分力，能夠有效抵消一部分車子自身重量，減少車輪與地面的摩擦力，并非像理論分析那樣完全是無用功。相比之下，推車時(shí)施加的力會(huì)分解為水平向前和垂直向下兩個(gè)分力，水平分力用于克服車輪阻力推動(dòng)車子前進(jìn)，而垂直向下的分力與車子重力方向一致，反而增加了車子對(duì)地面的壓力，加大了行駛阻力，使得推車變得更加費(fèi)力。 在上坡路段，拉架子車的優(yōu)勢(shì)更是展露無遺。拉車時(shí)斜向上的力幾乎全部作用于車子前進(jìn)方向，能夠更高效地克服重力帶來的阻力；而推著架子車上坡，不僅身體姿勢(shì)別扭，發(fā)力困難，還很難將力量有效傳遞到車子上，讓人感覺有勁使不出。下坡時(shí)，拉車同樣具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，我們可以抬起車轅，讓車尾蹭著路面，起到類似剎車的作用，既能控制車速，又能穩(wěn)定方向；若是推著架子車下坡，不僅無法有效制動(dòng)，方向也極難掌控，稍有不慎就可能導(dǎo)致翻車，存在極大安全隱患。 綜上所述，無論是從省力程度、方向控制，還是從實(shí)際操作的安全性和便利性考量，架子車都是拉著比推著更為輕松、高效。這一結(jié)論不僅蘊(yùn)含著豐富的力學(xué)原理，更凝聚著勞動(dòng)人民在長(zhǎng)期生產(chǎn)生活中積累的智慧與經(jīng)驗(yàn)，生動(dòng)展現(xiàn)了理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用之間既相互關(guān)聯(lián)又有所區(qū)別的微妙關(guān)系 。
【作者簡(jiǎn)介】:
于澄潔，1955年生，岐山縣青化鎮(zhèn)人，23歲之前在老家務(wù)農(nóng)，1982年7月從陜西師范大學(xué)畢業(yè)，先后供職于陜西師范大學(xué)圖書館和西安石油大學(xué)圖書館，2015年退休。身居西安，心系老家岐山。
(審核:武雙喜)
