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为什么跷跷板不能保持平衡?

为什么跷跷板不能保持平衡?

书名:令人着迷的物理作者名:左卷健男本章字数:921更新时间:2024-06-14 14:09:29

跷跷板很难保持平衡

一个孩子正在公园里的跷跷板上玩耍。孩子站在跷跷板的正中央,非常认真地移动着身体,想要让跷跷板保持平衡。如果孩子不做出一些努力的话,跷跷板就不能保持平衡,无法处于水平位置。

两个人坐在跷跷板上也是同样的,跷跷板基本上不会在水平或者倾斜的状态下停在空中。如果仔细观察的话,可以发现,向下降的那一头,小孩的脚要蹬一下地才能升起来。升起来以后,当高度超过水平位置时,跷跷板就会向对面倾斜,这回就轮到对面下降了呢。

用杠杆尺来做实验的时候,先让左右两侧重量相等,达到平衡状态。然后,让两边的重量稍微不相等,杠杆尺就不能保持平衡了,这时杠杆尺会向一侧微微倾斜并停下来。如果在平衡状态的杠杆尺的一侧直接多挂一些钩码的话,那么加重的那一侧会马上倾斜下降。跷跷板和杠杆尺为什么会有这样的差异呢?

杠杆尺和与次郎人偶的设计原理是一样的

杠杆尺和与次郎人偶的设计原理是一样的,都有一个支点,一旦左右不平衡了,就会晃晃悠悠地左右倾斜,然后慢慢地回到原来的位置。这种摇摇晃晃的现象,可以用重心和支点的位置关系来解释。

我们思考物体受到的重力时,可以认为物体各部分受到的重力都集中在一个点上。这个点就叫作重心。如果把物体悬挂在一个点上,那么这个物体的重心一定会向支点的正下方移动。与次郎人偶之所以可以竖直站立,就是因为它的重心被设计在支点下方。

在思考杠杆尺的时候,我们要把关注的重点集中到尺上。杠杆尺某一侧的质量增大后,那一侧会降到支点以下,所以重心会移到支点再往下面一些的位置上。当杠杆尺左右两侧保持平衡的时候,重心就紧挨在支点的正下方,此时杠杆尺就是水平的。

跷跷板的重心在哪儿?

那么,跷跷板的重心在哪里呢?当跷跷板上没有人坐的时候,重心大概是在跷跷板的板子内部吧。左右两侧放上人偶以后,跷跷板的重心就应该在板子表面上方一点的位置了。

如果跷跷板悬浮在空中的话……

如果跷跷板悬浮在空中的话,那么它的重心就会移到支点的正下方,这样的话,人偶就要倒置过来。

跷跷板会倾斜着停在地面上

实际上,因为跷跷板是放在地面上的,所以当一头倾斜着地或坐在一侧的人的脚着地时,跷跷板就会停下来。因为跷跷板会倾斜着停下来,所以如果人不用脚蹬地的话,着地的一侧就不会再上升向对面倾斜了呢。