◆徐海 公明
你见过可爱的不倒翁吧?据史料记载,这种古老的小玩具最早出现在唐朝,深受孩子们的喜爱。它的形状有点像人,一经触动就摇摇晃晃,但是最后能恢复直立的状态,不会倒下。神奇的不倒翁运用了什么科学原理呢?别急,接下来这场易拉罐“杂技秀”可能会带给你不一样的思考。
实验材料:
易拉罐、清水
实验步骤:
1.试着轻轻斜放装满液体的易拉罐,没有成功,易拉罐没有立起来。
2.将易拉罐中的液体全部倒掉,再试着轻轻斜放,易拉罐依然立不起来。
3.往易拉罐中倒入少量的水(1/4罐至1/3罐水,水量的多少需要自己通过斜放易拉罐来把握)。
4.试着将易拉罐斜放,居然成功了!易拉罐耍起了“杂技”——立起来了!
徐教授讲原理:
物体内各点所受到的重力产生合力,这个合力的作用点就叫作该物体的重心。当易拉罐倾斜时,底部与桌面有两个接触点,当罐中装有1/4罐至1/3罐水时,水的重心就在这两个支点之间,所以易拉罐能够保持平衡。如果我们把易拉罐装满水或者将易拉罐里的水全部倒掉,易拉罐就无法斜立,因为此时与桌面只有一个接触点。这就是重心与平衡的原理。
在日常生活中,上轻下重的物体往往比较稳定,也就是说重心越低越稳定。
科学拓展课堂:
当不倒翁在竖立状态处于平衡时,重心与接触点的距离最短,即重心最低。当它偏离平衡位置时,重心总是升高。所以,不倒翁无论如何摇摆,总不倒。
因为重心越低越稳定,所以在日常生活中我们为了增加物体的稳定性,常常会采用加重物体下部分重量的方式,比如加装电扇底座、话筒架等,这些都是很好的例子。