一把斧子等于15千克大米

在伽利略奠定力学基础之前的两千年，亚里士多德就写出了自己的《力学问题》一书。在这本著作中有这样的问题：

“为什么将一把斧子放在木头上，再在斧子上面压上重物时，木头受到的破坏是极小的，但是如果去掉重物，将斧子高高举起来砍向木头，木头就会被劈开？而且此时向下砍的力量比压在木头上的重量要小得多。”

亚里士多德所在的年代，人们对于力学的认识还处于很模糊的阶段，所以对于这个问题亚里士多德也无法作出解释。甚至，我们读者中的一些人都无法回答这个问题。所以，让我们来研究一下这位古希腊思想家提出的问题。

当斧子砍向木头的时候，它的动能是怎样的？首先是人将它举起来时产生的能，其次是斧子向下运动时所获得的能量。假设斧子重2千克，被人举到2米高。被举起时斧子所得到的能量为2×2=4千克米。斧子向下运动是在两个力的作用下实现的：重力和手的臂力。如果斧子只是在自身重力的作用下向下运动，那么它实现下落后所具有的动能就应该等于它被举起时所得到的能，也就是4千克米。手的臂力加快了斧子向下运动的速度，使它得到了更多的动能。如果手臂在斧子上下舞动时所用的力量完全相等，那么斧子在落下时还要加上一个同高举斧子相等的能量，也是4千克米。所以，斧子在砍木头的瞬间一共具有8千克米的能。

另外一点，当斧子落在木头上的时候，它会陷入木头里。深度怎样？假设为1厘米。在短短的0.01秒内，斧子的运动速度变为零，也就是说，斧子的全部的动能消耗没了。知道这一点后，我们不难计算出斧子在落到木头上时的压力。假设这个压力为F，能得出公式：

F×0.01=8

由此得出压力F=800千克

这表明，斧头作用在木头上的压力为800千克。这个重量虽然是看不见的，但它却是巨大的，用这么大的重量去劈开木头又有什么值得惊讶的呢？

亚里士多德的问题解决了。但是这个问题又带给我们新的问题：人不能凭借自己肌肉的力量直接将木头劈开，那么他是怎样将自己不具备的力量传给斧子的呢？原因在于，斧子在一次上下运动4米的过程中得到的能量在1厘米的路程中完全消耗了。因此即便斧子不是用来劈开木头，斧子的功率也等于一个机器了。

研究结果对比让我们明白，为什么要用力量极大的压力机代替汽锤。如150吨的汽锤要用5 000吨的压力机代替，20吨的汽锤要用600吨的压力机代替等。

马刀的作用也可以用这个原因进行解释。当然，力的作用集中在面积非常小的刀刃上也具有非常大的意义，这时每平方厘米上获得了极大的压力（几百个大气压）。但马刀挥动的幅度也很重要：在去砍之前，马刀的末端大约挥动了1.5米的距离，而砍入敌人身体只不过10厘米。在1.5米路程中获得的能量在1/15～1/10的路程中全部消耗没了。战士的臂力由于这个原因相当于增加到原来的10～15倍。