物理太有趣了。有什么有趣的实验吗?
游戏一:你能捡起面前的一枚硬币吗?
双腿并拢站立,脚跟靠墙。在你脚前33厘米远的地上放一枚硬币。不动脚不弯膝能捡起来吗?最近怎么样?我不认为你能捡起这枚接近尺子的硬币。
这是什么原因呢?当你靠墙站直时,身体的重心在腿的上方。当你向前倾斜时,你的重心向前移动。为了保持平衡,你的腿必须向前,否则人会摔倒。但是游戏规则规定不能带腿。你只能看着触手可及的东西,得不到。如果你渴望赢,你必须试着捡起这枚硬币,你将不得不砸破你的嘴,嚼烂你的泥。
游戏二:你能跳起来吗?
背靠着墙,脚跟肩膀靠着墙,身体不前倾,能跳起来吗?试试看。为什么不能跳?不可能的原因将在下面讨论。
游戏三:身体右侧靠墙,右腿脸靠墙,腿不弯曲。你能抬起你的左脚吗?
为了达到以上两点,我们必须把身体的重心从支撑点移开。但是按照游戏规则,打第二场不能不摔;不移动墙就玩不了第三场。我们的身体通常只需要做出微小的调整来保持平衡。这个调整过程是完全自动的,平时我们几乎觉察不到。自己做以上两个游戏,你会体验到身体是如何保持平衡的。
游戏四:没有女人你搬不动这个凳子。
你妈妈会玩这个游戏,但是你爸爸不会。每个参加游戏的人都用自己的脚测量离墙的距离,站着然后靠墙放一个凳子。参与游戏的人先弯下腰,把头贴在墙上。如果他们能举起凳子,他们就赢了。
男人不能玩这个游戏,因为他们的脚太大了。一般来说,女人的脚比男人的脚小,所以当男人离墙四英尺的时候,他的重心会远离身体支撑点,而女人的重心在这种情况下会离支撑点近很多。这样,与女性相比,男性处于非常不利的地位。男人虽然力气大,但还是搬不动凳子。
(注:比赛开始前,你要仔细看一下参与者穿的鞋子。请不要穿又大又重的皮靴。最好的办法是要求男人穿又大又重的靴子,女人穿高跟鞋,这样比赛就十拿九稳了。)
游戏5抓住你的脚趾,你能向前跳吗?
双手抓住脚趾,膝盖微微弯曲。你能在这个位置向前跳吗?
在这个位置,你可以向后跳,但不能向前移动半步。向后跳时,脚先离开地面,也就是人体的支撑部分先移动,重心保持身体平衡,就可以向后跳。但如果要向前跳,重心必须先于支撑部分移动,如果双手捏住脚尖向前跳,就要摔倒。如果人体重心不动,向前跳跃,腿部肌肉必须非常强壮才能做到。这时候腿不仅要保持身体离地,还要支撑跳跃过程中不平衡的身体,这是一般人很难做到的。试试看。
游戏6:你能从座位上站起来吗?
拿一把没有扶手的直背椅,坐直,背靠椅背,双脚平放在地上,双臂交叉放在胸前。保持这个姿势,你能从椅子上站起来吗?
你站不起来。因为人坐着的时候,身体的重心就在脊柱的下方。如果你想保持上半身直立,从椅子上站起来,你必须把重心移到小腿上方。一个人从椅子上站起来的那一刻,必须克服自己体重的巨大阻力才能站起来。如果他的重心不向前移动,他的大腿肌肉就没有这么大的力量来做到这一点。所以,人不可能像粘在椅子上一样站起来。
游戏7:你能用嘴捡起地上的手帕吗?
双腿下蹲,双膝夹住一根木棍或竹签,然后手肘反方向握住木棒(如图)。在你面前的地上放一块手帕。身体前倾,双手放在地上保持平衡。你能用嘴叼住地上的手帕吗?
当你身体前倾,打算捡起地上的手帕时,身体的重心会从腿的上部向前移动。一旦移动太远,身体就会失去平衡而摔倒。如果你求胜心切,坚持要拿起手帕,那就必须砰的一声把嘴堵上,把泥巴嚼烂。
第八场你能踮起脚尖吗?
面对一扇开着的门的门,把鼻子和腹部靠在门上,脚放在门的两边。试试看。你能踮起脚尖吗?怎么会?我不能。这是怎么回事?原来要踮起脚尖,你得把身体重心往前移,门扇挡住你,让你做不到这一点。
第九场:看谁滚得快。
本次比赛共有三名选手,每人从以下三组中选择相同的装备参加比赛。
球类:玻璃弹珠、承重球(实心球)等。
圆盘:塑料圆盘、飞盘等。
戒指:铁圈、轮胎、藤圈等。
比赛在一个斜坡上进行,你可以根据装备的大小选择一个合适的光滑斜坡。选手们把选出的装备放在起跑线上。发令枪响后,他们松手让装备自己滚,谁先到达终点谁就赢。
不选球类,就赢不了。因为球滚得比圆盘快,圆盘滚得比圆快,所以不管物体的大小和重量,都没有例外。这个游戏说明了物体的滚动速度与其重心周围的重量分布直接相关,也就是所谓的转动惯量。在上述三组装备中,虽然重心是它们的几何中心,但重量的分布是不同的。物体的重量分布越靠近其重心,其转动惯量越小,物体滚动越快。与球或圆盘相比,圆环的总重量在距重心一段距离处,其转动惯量最大;实心球的重量紧密分布在重心周围,实心球的转动惯量最小,所以球滚得快。
溜冰者在旋转时使用这个原理。旋转开始时,运动员伸出手臂,转身。运动员合拢手臂,贴近身体,使身体的重量更靠近重心,以减少转动惯量,从而使身体旋转得更快。
第十场你会拉书吗?
拿一本大的精装书(字典或杂志的合订本)和一根长166 cm的绳子,把书打开垂直放在绳子上,书脊朝上。然后把绳子系在脊柱中间。双手握住绳子的两端,使手与书的距离至少为50厘米。
用双手拉绳子。你能用绳结把绳子拉成一条水平线吗?
再怎么努力也拉不成一条直线。这是因为手臂的力量无法抵消书的重力。当书被绳子垂直吊着时,你用来阻止书下落的力等于书本身的重量。但是当你的手向两边拉书的时候,用的力是和水平方向成一定角度的。在这种情况下,施加的力必须大于你所克服的书的重力。所用的力与水平方向的夹角越小,所需的力就越大,这就是为什么越是把绳子拉到接近水平的位置,就越要用力。绳子在拉到水平位置之前,经常因为受不了这么大的力而断裂。
这个游戏其实就是玩家和书的引力的拔河。书的引力永远是赢家。不信你试试。