不倒尺

文／江苏省徐州市东苑中学 钱若雨

不倒尺应用了我们熟悉的杠杆原理。杠杆在生活中的应用有很多，例如，剪刀、钳子、开瓶器、锤子等都是很好的体现。大家在生活中还有哪些有趣的发现呢？它们又用到了我们学过的哪些原理呢？不妨和伙伴们一起分享吧！

我们将一支笔挂在钢尺子上，放在桌边，用手轻轻拨动尺子和笔，可以看见笔和尺子居然不停地摆动，如同一台永动机一样，怎么也不会倒下（如图1），这被戏称为“不倒尺”。

图1

大家知道为什么尺子上挂一支笔就能在桌子上反复摆动而不倒吗？原理其实和平衡鸟是一样的。平衡鸟设计了两只巨大的翅膀，向前方伸展，翅膀独特的设计会使平衡鸟系统的重心在支点的下方（如图2）。当我们将其嘴尖放在物体上时，它便能稳定地立在物体上，很是神奇。如果我们单独侧立钢尺，钢尺的重心高于支点，极不稳定，稍微倾斜就会倒下。而在钢尺的一端别上一支笔，系统的重心就会位于支点的下方，像平衡鸟一样形成稳定的结构，因而，钢尺才会立而不倒。

图2

但是，大家有没有发现，如果挂的笔太轻，尺子会平躺在桌面上。此时，我们需要在笔的下方挂一个重物或者增加笔的数量。所挂物体的质量会影响尺子的倾斜程度，如图3 所示，重物太轻，尺子会斜立在桌面上；如图4 所示，挂的物体较重时，尺子才会直立在桌面上。尺子之所以会倾斜地立在桌面上，实际上用到了杠杆平衡的原理。大家学过杠杆的原理以后，可以把力的示意图画出来哦。

图3

图4

如图5 所示，如果我们用扑克牌代替尺子进行实验，扑克牌能立在桌面上吗？答案是否定的。我们将不倒尺放在桌子边缘，从侧面看，尺子本身就是一个杠杆，支点在桌子的边缘，尺子的重心在支点的左侧，而笔的重心在支点的右侧。而扑克牌质量太轻，力臂又短，因此，杠杆无法平衡。不仅如此，如果尺子太短或者笔上挂的重物太重，系统也不能维持平衡哦。

图5