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自动平衡的木棒

时间:2023-02-11 理论教育 版权反馈
【摘要】:一旦滑动的手指比不滑动的手指更接近于木棒的重心时,木棒就在另一个食指上滑动了。这里平衡的两部分各自的重心位置到整个物体的重心位置的距离是不相等的,即属于不等臂杠杆。

甲:现在我们来做个游戏,将一根木棒水平地放在两个食指上,然后相向移动两个手指,但是木棒却不能同时在两个手指上滑动,总是先在一个食指上滑动,然后又在另一食指上滑动,……如此交替的重复下去,直到两食指并拢为止。而且木棒始终保持着平衡,不知是什么道理?

乙:首先这是由于静摩擦系数总大于滑动摩擦系数;另外,摩擦力不但取决于摩擦系数,还与木棒压在手指上的重量(正压力)有关。开始时,由于两手指离木棒重心的距离一般是不相同的,所以压在两手指上的重量亦不相等。离木棒重心近的那个手指所负担的重量较大,压力也较大,因而摩擦也较大,所以开始滑动的总是离重心远的手指。一旦滑动的手指比不滑动的手指更接近于木棒的重心时,木棒就在另一个食指上滑动了。如此交替地持续下去,最后两个食指就并拢在一起。由于每次总是离重心较远的那个手指在移动,所以两个手指靠拢时,两个食指必然在重心下方的两侧,即重力作用线通过支持物构成的底面,故木棒始终处于平衡状态。

甲:与两个食指开始移动的起点有关系吗?

乙:无关。

甲:变换别的物体行吗?

乙:可以。例如台球杆,带把手的手杖,画图尺,甚至擦地板的拖布杆,铁锨、镐等都行,一般与物体的几何形状无关。

甲:用一头重一头轻的物体,将其在两手指碰在一起的地方分成两部分,既然时时都能处于平衡状态,它们的重量相等吗?

乙:噢,我发现你有一种误解,你是把这种平衡和天平的平衡混淆了。这里平衡的两部分各自的重心位置到整个物体的重心位置的距离是不相等的,即属于不等臂杠杆。当然,力臂短的那部分重量要重些。而天平是等臂杠杆,自然加在杠杆两部分的重量是相等的。

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