步行者与蒸汽机的奥秘

在现实生活中我们经常遇到这样的情况，作用力与反作用力作用在同一个物体的不同位置。肌肉的拉力与机车汽缸内蒸汽的压力就是被称为“内力”的例子。“内力”的特点是，它能作用于物体各个部分，在相互关联的情况下改变物体各个部分的相互位置，同时还能使物体的所有部分产生一个相同的运动。射击的时候，火药产生的气体向一个方向作用，而子弹则被推向前方。同时，火药气体的压力还向相反的方向作用，使枪体向后运动。

但是，内力既然无法使物体整体移动，步行者是怎样前进的呢？火车头又是怎样发动的呢？如果说，步行者利用脚和地面的摩擦力的相互作用而前行，火车头利用车轮和齿轮的摩擦力的作用而运动，那么这个问题并没有解答清楚。要知道，摩擦力是步行者前进和发动机运行不可缺少的。要知道，在非常滑的冰面上人无法行走，在很滑的铁轨上（比如铁轨结冰了）火车头会“打滑”，也就是车轮在转，但是车却一动不动。在《应该怎样理解惯性定律》一节中提到过，摩擦力能用来阻止已经存在的运动。但它是怎样帮助步行者和发动机运动起来的呢？

对这个奥秘的解释非常简单，两个内力同时作用时不可能使物体产生运动，这两个力只能使物体的各个部分分离或者靠近。但当有第三个力制衡或者减弱了两个力中的其中一个时，会发生怎样的情况呢？没有任何力量在这个时候妨碍剩下的一个内力带动物体运动。摩擦力便是第三个力，它使一个内力削减，物体在另一个力作用下运动。

你如果站在一个很滑的平面，比如冰面上，当你想走动时，你用力想把右脚前移，但这时你身体的各个部分开始有内力按照作用力与反作用力相等的规律发生。很多内力作用下，最终可能只有两个力作用在你的脚上，力F1推动右脚前进，另外一个力F₂和F₁相同大小，但是方向相反，它使左脚向后移动。力作用的结果使你的脚一前一后移动。这时，你的身体，更确切地说是你的身体重心依然留在原地。假如你的左脚是站在一个不光滑的地面上（如在冰上放一些沙子），就会有完全不同的情况。这时作用在左脚上的力F₂被左脚下的摩擦力F₃（全部或者部分）平衡，这时作用于右脚的力F1带动右脚向前移动，整个身体的重心也随着向前移动。事实上，当我们走路的时候，一只脚抬起并向前移动，削减了脚和地面之间的摩擦，在摩擦力的作用下，另一只脚也不会向后滑动。

而对于火车头来说，会有比较复杂的情况，但是都可以认为是作用于火车头机动轮的摩擦力与其中一个内力相衡，使另一个内力带动火车头运动。