马能拉动车之谜

一听说作用力和反作用力大小相等，方向相反，人们就马上会想到它们要互相抵销，对物体的运动不会产生任何影响。马拉车，车也拉马，用力相等而且方向还相反，车岂不该永远动不了啦！可是实际上，马拉车跑得挺好，这是怎么回事呢？大小相等，方向相反的两个力要能互相抵销，或者说二力平衡，需要一个基本条件，就是它们要同时作用在一个物体上。但是，作用力和反作用力是分别作用在甲、乙两个物体上的，各起各的作用，不能相互抵销。锤子掉到脚上，脚对锤子的作用力作用到锤子上，使它停下来；同时锤子对脚的反作用力作用到脚上，脚被砸肿了。作用力和反作用力并没有相互抵销。同样道理，马拉车的力和车拉马的力也不能相互抵销。
     那么，马拉车、车拉马的问题该怎样正确解释呢？要弄清这个问题，除了要想到牛顿第三定律外，还要用牛顿第二定律。让我们先看车在水平方向受到什么力，有马拉车向前的力f1和地面对车轮的阻力 f。马在水平方向受了什么力呢？有车向后拉马的力 f1'和马蹄向后蹬时，地面对马的向前的反作用力 f2'（在图中，同一对作用力和反作用力用标有同数的小横杠的箭头表示）。这四个力中，f1和 f1'是一对作用力和反作用力，它们总是大小相等、方向相反，但因分别作用到车上和马上，所以不会相互抵销。车为什么能前进呢？是因为它受的两个力不相等：马拉车的力f1大于地面对车的阻力 f。马为什么能前进呢？也是因为它受的两个力不相等：它用较大的力f2蹬地时，地对它也就产生了较大的反作用力f2'。当f2'大于车拉它的力 f1'时，马就产生向前的加速度而起动了。消除在马拉车问题上这一类错误想法的关键在于要理解到：作用力和反作用力是分别作用到两个物体上的，而一个物体的运动情况只决定于此物体所受的力，与它对别的物体的作用力无关。有人还举出拔河为例“证明”作用力和反作用力不相等。
     他们说：如果相等，两队就将永远相持不下，不分胜负了。这也是对牛顿第三定律第二定律理解不够。两队比赛，你拉我，我拉你的力一定是大小相等的。但甲队向前或后移并不只决定于乙队拉它的力 F，还决定于甲队和地面间相互作用的情况，而和它对乙队的拉力F'无关。甲队运动员训练有素，比赛时，身体的倾斜，两腿的屈伸，双脚的摆法都合适，鞋底也比较粗糙，那他们就可以对地面有很大的向前的蹬力F1。根据牛顿第三定律，地面对它们就同时产生很大的向后的反作用力F1'。当这个反作用力F1'大于乙队拉他们的力F时，根据牛顿第二定律，他们就要向后起动而取得胜利了。乙队所以失败，是因为地面对他们向后的阻力F2'小于甲队拉他们向前的力F'了。除力的关系以外，质量在这里也起很大作用。根据牛顿第二定律，质量越大，同样外力产生的加速度越小，越不易被拉动。拔河比赛时，总是尽可能地挑选体重大的人参加，就是这个道理。