下午三点的阳光,透过图书馆巨大的玻璃窗,在地板上投下长条状的暖光。夏知甜抱着刚还回去的文学类书籍,脚步轻快地走向理科图书区,指尖在手机备忘录里敲下“《大学物理习题详解》,索书号O4-44/23”,这是她昨天在物理课上听老师推荐的参考书,据说里面对难点题型的解析特别详细,正好能帮她攻克上周没弄懂的几道力学题。
她按照索书号找到对应的书架,目光顺着一排排书脊扫过去,从“O4-44/19”看到“O4-44/25”,终于在接近顶层的位置,看到了那本深蓝色封面的习题册。书脊上的白色字体清晰印着书名,夏知甜心里一喜,踮起脚尖伸手去够——可指尖明明已经碰到了书脊,却怎么也够不到完整的书脊,更别提把书抽出来了。
她又试着踮高了些,脚后跟微微离地,身体不自觉地往前倾了点,书架上的其他书被她的动作带得轻轻晃了晃。就在她的指尖快要抓住那本书的边缘时,脚下不知被什么东西绊了一下,身体猛地往前踉跄了一步,幸好及时扶住了书架才没摔倒,只是怀里的笔记本不小心掉在了地上,封面上还沾了点灰尘。
“真是倒霉……”夏知甜蹲下身捡起笔记本,轻轻拍掉上面的灰尘,看着那本近在眼前却够不到的习题册,忍不住小声叹了口气。她的身高不算矮,但图书馆的书架设计得实在太高,顶层的书对她来说还是有些吃力。她犹豫了一下,想着要不要去找管理员借个梯子,可又觉得只是一本习题册,麻烦管理员好像有点小题大做,纠结间,身后忽然传来一道熟悉的男声。
“需要帮忙吗?”
夏知甜回头,看到沈时亦站在不远处,手里还拿着一本厚厚的《量子力学导论》。他今天穿了件浅灰色的连帽卫衣,帽子没戴,黑发软软地贴在额前,阳光落在他的侧脸上,勾勒出清晰的下颌线。大概是刚从其他区域过来,他的脚步还有些轻缓,眼神落在她面前的书架上,带着一丝询问。
“沈时亦?”夏知甜有些意外,没想到会在这里遇到他,“我……我想拿那本《大学物理习题详解》,但是够不到。”她指了指顶层的那本书,语气里带着点不好意思。
沈时亦顺着她指的方向看了一眼,然后走上前,微微抬了抬手。他的身高比夏知甜高出大半个头,抬手时手臂线条流畅,指尖轻松就抓住了那本书的书脊,轻轻一抽,就把书取了下来。他把书递给夏知甜,目光扫过她手里的笔记本,随口问道:“在复习物理?”
“嗯,上周的几道题一直没弄懂,老师说这本书的解析很清楚,我想借来看看。”夏知甜接过书,指尖不小心碰到了他的手指,两人都愣了一下,她赶紧收回手,把书抱在怀里,小声说了句“谢谢”。
沈时亦“嗯”了一声,视线落在书架旁的阅览区:“我正好要在这里自习,一起?”
夏知甜愣了愣,随即点头:“好啊。”
两人找了个靠窗的位置坐下,桌子是长条状的,足够两个人并排坐。夏知甜把习题册和笔记本放在桌上,刚拿出笔,就看到沈时亦把《量子力学导论》放在一边,又从背包里掏出了物理课本和笔记本——原来他也是来复习物理的。
“你也在看物理?”夏知甜有些好奇,沈时亦的物理成绩一直很好,上次小测还考了全班第一,按理说不需要花太多时间复习才对。
“下周要交一份关于‘热力学第二定律’的课程报告,先整理点资料。”沈时亦一边说,一边打开笔记本,上面已经写了几行提纲,字迹工整,逻辑清晰。他抬眼看向夏知甜,“你先看习题册,遇到不懂的可以问我。”
夏知甜“嗯”了一声,低下头翻开习题册。她先翻到自己没弄懂的那几道题,第一道是关于“机械能守恒”的应用题,题目里给了一个复杂的斜面模型,还涉及到摩擦力和弹簧弹力,她之前光是分析受力就花了半天时间,最后算出来的答案和参考答案对不上,一直不知道问题出在哪。
她试着按照习题册上的解析重新推导,可看到“弹性势能的变化量计算”那一步时,还是卡住了。解析里提到“弹簧的形变量需要结合斜面的倾角来计算”,可她怎么也想不明白,形变量和倾角之间到底有什么关联。她皱着眉,笔尖在草稿纸上画了好几个受力分析图,还是没理清思路,忍不住轻轻咬了咬笔杆。
坐在旁边的沈时亦注意到了她的小动作,他抬眼看了一眼她草稿纸上的图,又扫了眼习题册上的题目,很快就明白了她的问题所在。他没有直接开口,而是从自己的笔记本上撕下一张纸,拿起笔,先画了一个和题目里一样的斜面模型,然后在旁边标注出斜面的倾角θ,又用虚线标出弹簧的原长和压缩后的长度。
“你看,”他把纸推到夏知甜面前,指尖指着图上的弹簧,“弹簧的形变量Δx,其实是它在沿斜面方向上的长度变化。题目里给的是弹簧的原长L和压缩后的总长L',但因为斜面有倾角,所以实际的形变量并不是L-L',而是需要用余弦定理换算一下?不对,等一下,其实更简单的方法是……”
他顿了顿,拿起笔在纸上又画了一条辅助线:“你可以把弹簧的轴线方向和斜面的方向看作一致,因为题目里说弹簧是平行于斜面放置的,所以形变量其实就是沿斜面方向的长度变化,也就是L - L'乘以cosθ?不,不对,应该是直接用L减去L',因为弹簧是平行于斜面的,它的长度变化就是沿斜面方向的,所以形变量Δx = L - L'。之前你可能错把斜面的倾角算进去了,其实不需要。”
夏知甜看着他画的图,又对照着题目里的条件,忽然恍然大悟:“原来是这样!我之前一直以为要考虑倾角对弹簧长度的影响,所以把简单的问题复杂化了。”她拿起笔,按照沈时亦说的方法重新计算,很快就算出了和参考答案一致的结果,脸上忍不住露出了开心的笑容,“太谢谢你了!要是没有你,我可能还要卡在这里半天。”
“没关系,”沈时亦看着她的笑容,眼底也染上了一丝浅浅的笑意,“这道题的关键就是找准弹簧的放置方向,只要明确它是平行于斜面的,形变量的计算就很简单了。你再看看下一道题,要是还有不懂的,我们可以一起讨论。”
夏知甜点了点头,翻开下一道题。这道题是关于“平抛运动”的,虽然比上一道题简单,但需要计算的步骤很多,尤其是在求物体落地时的速度方向和位移方向时,很容易混淆公式。她一边看题,一边在草稿纸上写下已知条件,刚要开始计算,就想起刚才沈时亦说的“一起讨论”,忍不住抬头看了他一眼。
沈时亦正好也在看她,见她抬头,便问道:“有问题?”
“也不是问题,就是……”夏知甜指了指题目里的“速度偏角”和“位移偏角”,“我总是分不清这两个角的关系,之前记的公式老是弄混。”
沈时亦放下手里的笔,拿起她的草稿纸,在上面画了一个平抛运动的轨迹图,然后分别标出了速度偏角α和位移偏角β:“你看,速度偏角是物体落地时的速度方向与水平方向的夹角,位移偏角是物体的位移方向与水平方向的夹角。它们之间的关系是tanα = 2tanβ,这个公式你记得吗?”
夏知甜点了点头:“记得,但是总是记不住哪个是哪个的两倍,有时候还会搞反。”
“其实你可以自己推导一遍,这样就不容易忘了。”沈时亦拿起笔,在纸上写下推导过程,“平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。水平方向的速度vx = v0,位移x = v0t;竖直方向的速度vy = gt,位移y = 1/2gt。然后tanα = vy/vx = gt/v0,tanβ = y/x = (1/2gt)/(v0t) = gt/(2v0)。这样一对比,就能看出tanα = 2tanβ了。”
他的推导步骤很清