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为什么与次郎人偶可以直直地站立?

为什么与次郎人偶可以直直地站立?

书名:令人着迷的物理作者名:左卷健男本章字数:752更新时间:2024-06-14 14:09:31

与次郎人偶只有一只“脚”

与次郎人偶只用一只“脚”就可以站立,而且它的“脚”是尖的。把铅笔没有削的那一头朝下是可以让铅笔立起来的,如果把已经削好的尖头朝下,应该是立不起来的。那么,与次郎人偶为什么只用一个“脚尖”就可以保持站立的姿势呢?

我们能把铅笔立起来

地面附近的物体由于地球吸引而受到的力,叫作重力。在考虑物体所受重力的时候,我们可以认为物体各部分受到的重力作用集中在一个点上,这个点就是重心。

铅笔的重心就在铅笔的中心上。重力从重心出发,竖直向下。把铅笔按尾部朝下竖直放置时,由于重心在铅笔尾部平面的正上方,所以铅笔可以立起来。如果让铅笔倾斜一定角度并松开手,重心就会偏离铅笔尾部正上方的位置了,所以铅笔会倒下去。

笔尖朝下时铅笔倒下的原因

那么,按理说让铅笔的笔尖朝下,使重心在笔尖的正上方,铅笔就应该可以立起来了。而实际上,松手后笔尖朝下是立不起来的。

像周围的空气在流动或者桌子微微地振动等不可避免的因素,都可以让铅笔发生那么一点点的晃动。

一旦铅笔倾斜,哪怕只是一丁点儿,铅笔的重心就不在笔尖的正上方了,于是铅笔就会倒下来。当笔尾朝下立起的时候,若铅笔只发生了微微的倾斜,重心是不会偏离笔尾平面的正上方的,所以铅笔可以立着。

与次郎人偶的重心在支点下方

与次郎人偶只用一只“脚”支撑着整个身体。由于左右两个球形重物都在下方,所以它立在桌面上时重心在“脚尖”的正下方。

当与次郎人偶的上身向左侧倾斜的时候,其重心会转移到支点的右侧,此时与次郎人偶会以支点为中心旋转。因为重心有向支点正下方移动的倾向,所以当重心向左移动的时候,与次郎人偶的上身会向右移动,也就是说与次郎人偶上身移动的方向和它倾斜的方向恰好相反,这样与次郎人偶就可以恢复到原来的站立姿势了。

想让与次郎人偶直立,只要让它的重心在支点的正下方就可以了。