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不倒翁为什么不倒

推一下不倒翁,它摇摇晃晃又站起来了。秘密藏在它“肚子”里的重量分布上。

3-6岁5分钟物理 · 重心 · 实验
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你玩过不倒翁吗?不管你怎么推它,它都会摇摇晃晃地站起来,像个小倔脾气。可是一个空瓶子轻轻一推就倒了,一个积木搭高了一碰就塌。同样是底部圆的东西,为什么差这么多?秘密就藏在不倒翁圆滚滚的肚子里。

你知道吗

你知道吗?地球对所有东西都有一个向下的“拉力”,叫重力。重力就像很多根看不见的线,从物体的每一部分往下拉。这些拉力合起来,会集中在一个点上,这个点叫“重心”。

重心低就稳

不倒翁的“肚子”下面贴了一块重重的铁或铅,所以它的“重心”非常低——靠近底部。当你推它,重心会被抬高,重力又把它拉回最低的位置,于是它就摇摇晃晃“站”了回来。就像你把球放在碗里,球总是滚到碗底最深处,因为那里最低、最稳。

如果一个东西重心高(比如上面重下面轻),轻轻一推重心就会移出底部的支撑范围,它就倒了。所以赛车做得又矮又宽,重心低不容易翻;杂技演员头上顶碗要小心保持重心在头顶正上方,稍有偏移碗就会掉下来。

生活中到处都有重心的小秘密:双层公交车转弯时开得很慢,就是为了不让大家把重心“甩”出去;你单脚站立时张开手臂会稳一些,是因为手臂张开后重心分布变宽了;金字塔底座宽宽的、尖尖朝上,所以几千年都屹立不倒——它就是大自然里“重心低就稳”的最好例子。

  • 重心越低,越不容易倒
  • 重心移出底部,物体就会倒
  • 底面越宽,站得越稳
  • 赛车又矮又宽不容易翻
  • 双层公交车转弯慢是为了降重心

为什么推不倒?

我们再想一想:不倒翁底部是圆的,重心又很低。当你推它的时候,它歪向一边,圆底会滚到一个新位置——这时重心反而被抬高了。可是重力总想把东西拉到最低、最稳的地方,所以一松手,重力就把不倒翁拉回正中间,它又“站”起来了。如果你把重物粘在它头顶上,重心跑到上面,它就再也站不稳啦!

动手试试

小动手:找一个塑料蛋壳或圆底小碗,里面用橡皮泥粘一颗螺母或几枚硬币在最底部。盖上后试着推它——是不是会自己立起来?再试试把橡皮泥粘在“上半部”,看看它还能站稳吗?把两种情况画下来对比。还可以做一个“叠叠高”挑战:把几个积木叠起来,先放最稳的底座宽的,再试试底座窄的,看哪种叠得更高。

万物皆受重力的约束。——伽利略