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立扫帚不稀奇

2020-08-14

发明与创新·小学生 2020年5期
关键词:刷毛扰动扫帚

听闻美国国家航天航空局NASA宣称2月7日(也许是8日、9日、10日、11日或者其他时间)是个特殊的日子,这一天地球引力最小,扫帚能够“站”起来,人们纷纷在家里挑战立扫帚,果然,奇迹发生了:直挺挺的扫帚真的立起来了。

如果你大呼神奇,那真相可能要令你失望了:NASA根本没有发布那样的消息,而且扫帚在一年中的任何一天都能立起来,与地球引力一点关系也没有。

立起来的诀窍

扫帚为什么能立起来?

这不得不说到平衡。根据系统在平衡状态下对外界响应的不同,我们把平衡分成稳定平衡、不稳定平衡和随遇平衡。稳定平衡在受到扰动后,依旧能回到原来的平衡位置;不稳定平衡在受到扰动后,系统会放大这种扰动,从而加速偏离平衡位置;随遇平衡则是哪里都能平衡。

在现实生活中,要判断一个系统到底是哪种平衡,得看它的重心在哪里。如果一个物体的重心落在它的支撑面(最外侧支撑点连接而成的几何图形)内的话,那就是稳定平衡。

自然界中能够长久存在的都是稳定平衡,立扫帚也是。大部分扫帚的质量都集中在扫帚头上,重心位置距离扫帚头非常近,所以只要把扫帚往平整的地上一立,让扫帚的刷毛张开一定角度,扫帚就能立住。

如果你對扫帚的重心位置有疑惑的话,不妨做一个简单的实验:把扫帚架在虎口处,等到把扫帚架稳后,两只手缓缓靠近,记住在这个过程中要一直保持扫帚稳定。等到双掌接触时,这个位置就是扫帚重心所在的位置。

地球引力基本不变

地球引力真的在2月的那几天最小吗?当然不会。

地球对我们的引力主要由地球与人体的质量以及地球半径决定,在很长的时间尺度里都可以视作不变。地球在一年当中与太阳之间的距离会发生变化,因为离得太远,太阳的引力变化也是微乎其微的,可以忽略不计。

不止扫帚能“站立”,告诉你哦,球拍、白菜、剪刀等都能立起来,不信你试试!

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