不倒尺

文／江蘇省徐州市東苑中學(xué) 錢若雨

不倒尺應(yīng)用了我們熟悉的杠桿原理。杠桿在生活中的應(yīng)用有很多，例如，剪刀、鉗子、開瓶器、錘子等都是很好的體現(xiàn)。大家在生活中還有哪些有趣的發(fā)現(xiàn)呢？它們又用到了我們學(xué)過的哪些原理呢？不妨和伙伴們一起分享吧！

我們將一支筆掛在鋼尺子上，放在桌邊，用手輕輕撥動尺子和筆，可以看見筆和尺子居然不停地擺動，如同一臺永動機一樣，怎么也不會倒下（如圖1），這被戲稱為“不倒尺”。

圖1

大家知道為什么尺子上掛一支筆就能在桌子上反復(fù)擺動而不倒嗎？原理其實和平衡鳥是一樣的。平衡鳥設(shè)計了兩只巨大的翅膀，向前方伸展，翅膀獨特的設(shè)計會使平衡鳥系統(tǒng)的重心在支點的下方（如圖2）。當(dāng)我們將其嘴尖放在物體上時，它便能穩(wěn)定地立在物體上，很是神奇。如果我們單獨側(cè)立鋼尺，鋼尺的重心高于支點，極不穩(wěn)定，稍微傾斜就會倒下。而在鋼尺的一端別上一支筆，系統(tǒng)的重心就會位于支點的下方，像平衡鳥一樣形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，因而，鋼尺才會立而不倒。

圖2

但是，大家有沒有發(fā)現(xiàn)，如果掛的筆太輕，尺子會平躺在桌面上。此時，我們需要在筆的下方掛一個重物或者增加筆的數(shù)量。所掛物體的質(zhì)量會影響尺子的傾斜程度，如圖3 所示，重物太輕，尺子會斜立在桌面上；如圖4 所示，掛的物體較重時，尺子才會直立在桌面上。尺子之所以會傾斜地立在桌面上，實際上用到了杠桿平衡的原理。大家學(xué)過杠桿的原理以后，可以把力的示意圖畫出來哦。

圖3

圖4

如圖5 所示，如果我們用撲克牌代替尺子進行實驗，撲克牌能立在桌面上嗎？答案是否定的。我們將不倒尺放在桌子邊緣，從側(cè)面看，尺子本身就是一個杠桿，支點在桌子的邊緣，尺子的重心在支點的左側(cè)，而筆的重心在支點的右側(cè)。而撲克牌質(zhì)量太輕，力臂又短，因此，杠桿無法平衡。不僅如此，如果尺子太短或者筆上掛的重物太重，系統(tǒng)也不能維持平衡哦。

圖5