一根钉子稳稳撑起十二根钉子的神奇技巧

作者: Lixy&yangfz

来源: 中科院物理所

发布日期: 2018-02-03 11:30:24

本文介绍了一种利用力学平衡原理,使一根钉子支撑起十二根钉子的实验方法,展示了力学平衡的精妙之处。

一根钉子稳稳撑起十二根钉子的神奇技巧,你能想到么?正经玩每周六上午会推送一个好玩的科学实验,可以由家长大朋友带着小朋友在家里动手操作。希望正经玩陪您度过每一个温馨的亲子周末,让小朋友的童年充满知识、爱和陪伴。

看了这期的标题,小编似乎已经看到了大家怀疑人生的表情。钉子的特点是又细又长,在一根钉子上就算只放一根,也会非常不稳固,更何况垒上12根钉子呢?但是我们可以换一个思路,也就是换一个堆垒钉子的方法。一根一根地放上去,不管怎么样,它们都处在介稳态上,也就是说稍微一碰就会倒。但是如果用力学的方式维持它们的相互作用呢?

实验器材与实验过程:实验器材:钉子,锤子,木块,所标杯。

首先,我们在木块上钉好一根钉子,使其稳固地扎进木块的心。不对,我们是这么钉钉子的。下面,我们开始搭12根钉子。这12根钉子不能硬搭,而是有技巧的。我们以一颗钉子为基底,在它的上面依次交错排下10根钉子,最终结果如下图。现在,非常关键的一步,为了保证整个左右平衡的钉子体系在垂直方向不会散,我们在最上面再搭一个钉子,卡住所有的钉帽。这个12钉子构成的体系已经比较稳了。

好了,现在我们把它稳稳地提起来,放在刚才木块上面的钉子上。Done!现在,我们转一下视角,观察这个平衡的系统。事实证明,利用这种方式,一根钉子撑起了12根钉子的重力。

这个实验是一个典型的力学平衡问题。12根钉子搭在基底的钉子上,每一根向外突出的钉子的重心都低于体系的支点,因此,它保证了体系上下的平衡。而左边、右边各五颗钉子的设计,保证了体系左右的平衡。

上面盖的钉子和下面支持的钉子卡住了其他钉子想要旋转的趋势,实现的力矩的平衡。没想到吧,一个这么简单的体系,竟有如此多的平衡之处。这个可以说类似于“榫卯”版精巧的构造,也需要大家多做几次尝试才可以做到。如果可能的话,钉子再长一些,或者是多叠几层,一根钉子所能撑起来的重量可不止12根钉子哦。

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