為什麼河堤要築得下寬上窄
洶湧澎湃的浪潮日日夜夜不停地衝擊著河堤，但是它依舊屹立著。不錯，浪潮老是用力推呀推呀，一心要把河堤推倒，讓它自由自在地泛濫。這種河水橫向的壓力，是與河水的深度成正比的；也就是說，河堤底部受到河水的壓力，要比上部大得多；由於河堤的重力是豎直向下的，它與浪潮橫向的推力會產生出斜向的合力。如果合力越出河堤的底部，河堤就要傾倒；把河堤築得下寬上窄，正是適應河水壓力的變化，節約了材料，並且使合力不致越出河堤的底部，因此，可以使河堤站得更穩。另外，把堤築成坡度，也能防止泥土倒坍下來。做得下寬上窄，還有一個好處，使堤底地基單位麵積承載的重量比較小，減輕了堤底的負擔，使堤壩能站得更牢固。
為什麼拖拉機的前輪小，後輪大拖拉機有兩對輪子。
看上去怪別扭的：後麵的一對大，前麵的一對小。為什麼一般汽車、自行車、電車的前輪和後輪都一樣大小，偏偏拖拉機的輪子要做成前麵小、後麵大的怪模樣呢？這是有道理的。主要因為前、後輪的分工不同，任務各異，它們的工作場地在野外，幹的多數又是重活，所以對它們的“個子”也不得不加以特殊的考慮。拖拉機的前輪，主要是引導方向，也叫導向輪。要是把前輪做得又寬又大，拖拉機手在調整方向盤轉動前輪時，為了克服輪子受到的阻力，就必須多花氣力，而且操縱又不靈便。田野裏土質鬆軟，而且坎坷不平，如果前輪又寬又大，地麵對它的阻力就會增大；這樣，拖拉機就要白白消耗很多動力，這是多麼不經濟啊！那麼，後輪為什麼要做得又寬又大呢？問題在於拖拉機的後輪是驅動輪。也就是說，動力是直接傳遞給後輪的，它所負擔的重量也要比前輪重得多。因此，對後輪的要求不能不特殊一些。拖拉機在田地裏操作時，總要拖拉上一架農業機器，譬如播種機、插秧機、圓盤犁等。這些機器都是鋼鐵製造的，當它們跟拖拉機連在一起以後，它們的重量有一部分移到拖拉機身上來。拖拉機本身也是有重量的，現在又有了外加的負擔，整台機器的重心就落在拖拉機的後輪上。在這種情況下，假如後輪的大小跟前輪一樣，後輪平均承擔的重量就比前輪大得多，拖拉機的後輪就會陷在鬆軟的田地裏。後輪做得寬大了，它與地麵的接觸麵就大，使單位麵積承擔的重量變小，這樣，拖拉機的前輪和後輪負擔的平均重量才不致相差很大。當然，後輪加寬加大了，它受到的阻力也確實增加了，不過，這是它擔負的“職責”的需要。所以現在的輪式拖拉機，一般都是前輪小、後輪大那麼一副怪模樣。
為什麼汽車在刹車時一定要刹住後輪
假如有人問你，汽車刹車時，是刹住後輪呢？還是刹住前輪？也許你會一時回答不出來。你不妨仔細看一下汽車的刹車過程，就會發現汽車刹車時，總是刹住後輪的。汽車的發動機一般是驅動後輪的。司機一開動發動機，發動機就帶動後輪轉動起來，後輪在地麵上滾動以後，前輪方才跟著轉動，整個車身也就往前行駛了。前輪的任務是支持車身的平衡，以及引導汽車前進。前輪跟司機手中的方向盤是連在一起的，司機把方向盤朝右轉，前輪就朝右偏；方向盤朝左，前輪就朝左偏。由於汽車的前輪和後輪職責不同，所以它們的名稱也不同：前輪叫導向輪，後輪叫驅動輪。快速行駛中的汽車，一旦遇到緊急情況必須立刻停住的時候，如果汽車的刹車是裝在前輪的，那麼即使前輪停住不轉動了，後輪還在轉動，它會強迫車身向前衝。在這種情況下，向前衝的力既然無法使車身向前位移，車身後半部就向上跳起來，甚至整個車身會以前輪為支點向前翻倒。你看，這有多危險啊！那麼，刹住後輪為什麼不會使車子翻倒呢？因為這時整個車身以後輪為支點，由於車身受到地麵的阻礙，向前衝的慣性要想使車身往前翻也翻不過去。正因為汽車設計師當初考慮到刹車時產生的實際問題，才把汽車的後輪作為驅動輪的。三輪車和自行車等車輛刹車時，一般也是要刹住後輪，它們的道理是一樣的。
為什麼汽車容易刹車，火車不容易刹車
車輛我們知道，運動得越快的物體，要使它停下來所費的力也越大。因為物體動量的大小，等於物體的質量和它運動的速度的乘積。的刹車，其實就是用一種力量克服車輛的動量，使車輛停止運動。比如，有兩輛空卡車，一輛開足馬力急速行駛，另一輛的速度較慢，那麼，速度慢的那輛卡車的動量小，比較容易刹車；又比如，有兩輛行駛速度一樣的卡車，一輛滿載貨物，另一輛是空車，刹住載滿貨物的卡車要比刹住空車困難些，因為載滿貨物的車子質量比空車大，它的動量也大了。火車和汽車比起來，不但身子重、質量大，而且跑的速度也快。要知道，蒸汽機車單是火車頭的重量就足足有200多噸重，它還要牽引幾十節車廂。一般的蒸汽機車，最多能牽引3500多噸貨物，每小時還能跑四五十公裏路呢！火車這麼重，跑得那麼快，要使它在快速行駛過程中，一下子停下來，自然是一件難事。顯然隻有加大刹車對車輛的摩擦力，或者讓車輛的速度逐漸減慢，延長刹車的距離才行。火車的刹車比汽車複雜得多，它不能像汽車那樣隻須刹住驅動輪就行。如果隻刹住機車前麵的輪子，不管後麵車廂的輪子，那麼，由於慣性，後麵10多節或幾十節車廂，仍舊向前衝，火車就會出軌翻車。所以，要刹住一列火車，必須對所有的輪子都增大摩擦力。火車的刹車裝置，是在每一個輪子上裝一副用壓縮空氣掣動的閘。司機隻要一按機車上的壓縮空氣氣門，壓縮空氣就從皮管子通到所有輪子的閘上，把輪子緊緊刹住。盡管火車有這樣的刹車設備，由於它的動量實在太大，刹車對輪子增加的摩擦力還是有限的。因此，火車在司機開動刹車閘門後，仍舊會繼續向前滑行很長一段距離以後，才能完全停住，一般以煤為燃料的蒸汽列車，在緊急刹車以後，還要滑行500米左右的距離才能停下來。
在高速開行的火車裏，向上跳起的人，為什麼仍舊落在原地
在房間裏的地板上向上跳起來，落下後還在原地。在停著的火車裏向上跳，落下後也在火車裏的原地。這些是誰都經驗過的，也是誰都認為理所當然的事實。如果有人在高速行駛的火車裏向上跳，落下時是不是同樣也在原來的地方呢？可能有人會這樣想：火車正在開行，當人在空中的這段時間裏，火車已經前進了一段距離，落下後的位置應當是在原地的後麵。並且還可能認為火車開行得越快，落下後離原地的距離就越遠。這樣的想法對嗎？我們說：不對的。如果這種想法可靠，那麼，就會推想出一個可笑的奇跡：我們隻要乘在一個氣球中升上天空，由於地球的自轉，就可以看到大地在下麵急速前進，要是從上海乘直升飛機在空中停留15小時，再降落下來，不是就到了西藏自治區的拉薩了？顯然，這是不可能的事。事實告訴我們：在開行的火車裏向上跳的人，落下後還在車廂裏的原地，並不在原地的後麵。為什麼會這樣呢？原來物體的運動都遵照一定的客觀規律。牛頓第一定律說明：“物體在不受外力的情況下，它的運動情況是不會改變的。”在行駛的火車裏，人們盡管站著不動，實際上他們已經隨著火車在前進。當他向上跳起的時候，他仍然在以同樣的速度隨著火車前進，因此他落下也就仍舊在起跳的原地了。如果你對上麵的說法還有懷疑的話，可以再舉這樣的例子來說明一下：當一部行駛得很快的汽車，突然用急刹車停住的時候，車裏的人就要向前衝出去；當一個人從正在前進的車子上跳下，他會向前麵跌倒。這都說明：在車子裏看來是不動的物體，實際上是在隨著車子運動的，這種運動在不受外力的情況下，是不會改變的。
鐵路轉彎的地方，為什麼外軌要比裏軌墊得高些
火車在彎道上行駛，也是在作圓周運動，當然也必須有向心力的作用。這個向心力從哪裏來的呢？當然，火車不能像騎自行車的人那樣，到轉彎的地方自覺地向裏側傾斜。但辦法總是有的，可以通過承載它的鋼軌，來給它一個向心力！鐵路兩根鋼軌間的內側距離總比火車左右兩個輪邊間的外側距離稍大一點。當火車在平直道上行駛時，輪邊跟鋼軌間並沒有持續的緊密接觸；這時候，鋼軌對車輪隻有向上的托力（即正壓力），沒有確定的側向推力（即側壓力）。如果彎道上的兩根鋼軌還是同樣高低，那麼當火車開過時，它的外輪邊就跟外軌壓得很緊，裏輪邊卻與裏軌離得較開。這時候，裏軌對車輪隻有正壓力的作用，外軌除對車輪有正壓力的作用之外，還有側壓力的作用。這個側壓力就是鋼軌給火車的向心力。這種側壓力，會使輪邊和軌邊發生嚴重磨損。火車的速度快，這種側壓力也大。過大的側壓力，除了會使輪邊與軌邊發生嚴重的磨損以外，還可能推動外軌向外側移動，引起脫軌（俗稱出軌）事故，有時候甚至會有翻車的危險。怎樣才能既消除這種危險的事故，又給火車需要的向心力呢？築路工人在築到彎道時，總是用適當墊高外軌的辦法來解決這個問題。因為傾斜的鋼軌對車輪的正壓力，是向著彎道的裏側傾斜的。這種傾斜的正壓力可以認為是由兩個分力所合成：一個是豎直向上的分力，它支持車子的重量；另一個是指向圓心的水平分力，這個分力就是火車行經彎道所需要的向心力。這樣一來，那種肇事的側壓力就幾乎不存在了。可是，外軌應比裏軌墊高多少，才算是適當呢？那就需要根據彎道的半徑和火車開行的速度來計算。一旦裏外軌的高度差定下，轉彎時的行車速度就有一定限製。速度太大和太小，都會使鋼軌受到側壓力。如果火車速度大大超過規定的行車速度，由於裏外軌高度差得到的向心力不足以使火車從直線運動變成圓周運動時，火車仍有出軌的危險。