不倒尺

文／江蘇省徐州市東苑中學 錢若雨

不倒尺應用了我們熟悉的杠桿原理。杠桿在生活中的應用有很多，例如，剪刀、鉗子、開瓶器、錘子等都是很好的體現。大家在生活中還有哪些有趣的發現呢？它們又用到了我們學過的哪些原理呢？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擺動而不倒嗎？原理其實和平衡鳥是一樣的。平衡鳥設計了兩只巨大的翅膀，向前方伸展，翅膀獨特的設計會使平衡鳥系統的重心在支點的下方（如圖2）。當我們將其嘴尖放在物體上時，它便能穩定地立在物體上，很是神奇。如果我們單獨側立鋼尺，鋼尺的重心高于支點，極不穩定，稍微傾斜就會倒下。而在鋼尺的一端別上一支筆，系統的重心就會位于支點的下方，像平衡鳥一樣形成穩定的結構，因而，鋼尺才會立而不倒。

圖2

但是，大家有沒有發現，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量。所掛物體的質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，而筆的重心在支點的右側。而撲克牌質量太輕，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，系統也不能維持平衡哦。

圖5