书城科普读物探索未知-生活物理现象解读
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第5章 自己会平衡的木棒

把一根光滑的木棒放在分开的两手的食指上。现在相向移动两个手指,直到合并在一起为止。非常奇怪,两个手指碰在一起的时候,木棒还保持着平衡,并没有掉下来。你可以把这个实验重复做几次,并且每次变换手指一开始放的位置,可是结果总是一样:木棒最后总是平衡着。如果不用木棒,而是用画图的尺、有杖头的手杖、打弹子的棒、擦地板的刷子,也能得到同样的结果。

这种出人意料的结果是怎样得到的呢?

首先应当明白:木棒平衡在合并在一起的两个手指上的时候,两个手指显然是在木棒的重心下面(如果从重心引出的一条竖直线能够通过支持物的范围里,那么这物体就在平衡状态中)。

在两个手指分开的时候,离木棒重心近的那个手指,负荷的重量比较大。压力大,摩擦力也大;离重心近的那个手指一定会比离重心远的手指受到更大的摩擦力。因此离重心近的手指就不在木棒下面滑动;滑动的总是那个离重心远的手指。一当滑动的那个手指比不滑动的那一个更接近重心的时候,就换了一个手指滑动了。经过几次这样的交换,两个手指就并在一起。因为每次只有一个离重心比较远的手指在移动位置,所以两个手指最后碰在一起的地方,必然是在木棒重心的下面。

在结束这个实验以前,让我们用擦地板的刷子再做一次,并且同时提出这样一个问题:如果在两个手指碰在一起的地方把刷子切成两段,再把它们各放在天平的一头。那么,哪一头会比较重些——是柄的那一头,还是刷子那一头?

看来,刷子的两部分既然能在手指上平衡,那么在天平上也应当能够平衡。可是事实上,刷子的那一头要比较重些。这又是什么道理呢?原来刷子平衡在手指上的时候,两部分的重力是加在一根杠杆的长短不等的两臂上的,而在天平上,这两部分重力是加在一条等臂的杠杆的两端的。

我们还可以置备一些棒,它们重心的位置各不相同,把这些棒在重心地方切成长短不同的两段。把每根棒的两部分放在天平上,你一定会非常惊奇,原来短的一段总比长的一段要重些。