10.可以自己保持平衡的木棒

讓我們來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。

請(qǐng)你模仿圖23把兩根食指分開，然后將一根表面很滑的木棒放在上面，之后把這兩根手指合并在一起。結(jié)果讓人難以理解，木棒并沒有像想象的那樣掉到地上，而是依舊維持平衡的狀態(tài)。即便你反復(fù)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，而且頻繁改變這兩根手指的擺放位置，最后的結(jié)果都是一樣的，木棒始終保持著自身的平衡。如果你用繪圖尺、帶杖頭的手杖、打彈子的桿、擦地板的刷子代替你手頭上的木棒就會(huì)發(fā)現(xiàn)，得出的結(jié)果仍然跟先前一樣。

圖23　木棒實(shí)驗(yàn)

為什么我們得出的結(jié)果總是驚人的相似呢？

我們先要明白一個(gè)道理：我們都看到了，即便我們將兩根手指合并在一起，木棒仍然能夠保持平衡，這種現(xiàn)象證明了一點(diǎn)，木棒的重心肯定在兩根手指位置的中點(diǎn)（讓物體保持平衡的條件是將其重心下面的垂直線維持在支撐物的范圍內(nèi)）。

當(dāng)兩根手指之間的距離較遠(yuǎn)時(shí)，那根距離木棒重心更近的手指將會(huì)承受更大的重量。承受的壓力越大，摩擦力就越大，所以，要想讓摩擦力大的那根手指在木棒的下方移動(dòng)，就會(huì)變得格外困難，所以我們會(huì)選擇移動(dòng)那根距離木棍重心較遠(yuǎn)的手指。如果兩根手指因?yàn)橐苿?dòng)的關(guān)系與木棍的重心距離發(fā)生了改變，那么當(dāng)另一根手指距離木棍的重心更遠(yuǎn)時(shí)，就該輪到它移動(dòng)了。兩根手指就這樣來回移動(dòng)，一直到它們合并在一起。考慮到移動(dòng)的手指總是距離木棒重心較遠(yuǎn)的那根，因此，兩根手指肯定會(huì)在木棒的重心下方合并在一起。

我們不妨再做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，這次我們需要準(zhǔn)備的是擦地板的刷子（圖24），我還要問讀者們一個(gè)問題：假如我們將刷子在兩根手指合并的地方分成兩段，然后我們將它們放在天平上進(jìn)行稱重，你認(rèn)為是帶柄的那一段更沉呢，還是帶刷子的那一段更沉呢？

圖24　刷子實(shí)驗(yàn)

我們想當(dāng)然的認(rèn)為被分成兩段的刷子既然能在手指上保持平衡，那么也應(yīng)該能在天平上保持平衡。然而，這兩段刷子之間的重量還是有些差異的，相比較而言，帶著刷子的那一段的重量更重。其實(shí)解釋這里面蘊(yùn)含的原理很簡(jiǎn)單，眾所周知，刷子之所以能在手指上維持平衡，是因?yàn)榉殖蓛啥蔚乃⒆訉⒅亓κ┘釉诹碎L(zhǎng)度不同的杠桿的兩端，但是當(dāng)我們將目光轉(zhuǎn)移到天平上會(huì)發(fā)現(xiàn)，兩端刷子分別將重力施加在了長(zhǎng)度相等的杠桿的兩端。

我精心制作了一組擁有不同重心位置的木棒，并且把它們贈(zèng)送給列寧格勒文化園的趣味科學(xué)館。假如我們?cè)谥匦牡奈恢蒙希瑢⑦@些木棒切成兩段，分別為較長(zhǎng)的一段，以及較短的一段，然后在天平上稱它們的重量，得出的結(jié)果會(huì)讓你目瞪口呆：較短的一段的重量竟然比較長(zhǎng)的一段的重量還要重。