你为何不避？因为我相信物理！丨正经玩

原创：中科院物理所

满当当的一瓶水，

仅由三根小小木棍支撑，

在桌边晃晃悠悠。

似那达摩克利斯之剑，

悬在小编头顶，

随时准备着迎头痛击。

问小编，你为何不避？

答曰：因为我相信物理。

但是，但是呀，

麻烦请您别摇桌子了，

我不相信你。

就问你感动不敢动？

实验器材

棉签、矿泉水瓶、粗绳子、所标杯

实验步骤

第一步

将三根棉签各自两头的棉花暴力扯掉，你将收获三根木棍。

第二步

用所标杯压住一根木棍，并在上面挂上绳子，绳子的另一头旋进装了水的瓶盖里。

第三步

取第二根木棍横亘在绳之间。

第四步

取第三根木棍，同时抵住上方第一根木棍一端和第二根木棍中部。

第五步

取走所标杯，整个系统岿然不动。三根木棍，同时抵住形成稳定木棍结构。

第六步

请胆大的小编躺到水瓶的下方。

这是什么原理，三根小木棍为什么能对抗装水的重瓶子？

原理解说

这其实利用的是杠杆平衡原理（即力矩平衡），我们先来给三根木棍编个号，如下图所示：

我们先认为三根木棍都是不可变形的刚体，对上面的木棍①进行受力分析，受力分析图如图：支点为O，木棍受到桌边支持力FN，摩擦力Ff，绳子拉力T，木棍②的支持力F2。

摩擦力Ff的存在，阻止了木棍①的下滑，受力平衡很容易满足。但力学学的好的小伙伴应该会发现，力矩不平衡啊，也就是以O为支点的杠杆右端受到的F2没法平衡，这根木棍必定会逆时针旋转，这就与实际情况相矛盾了。

这是因为什么原因呢？现实中，木棍不是刚体，大家也可以看到图中木棍有明显的向上弯曲，翘曲之后的木棍AB与桌面的接触并非一个O点，而是一个接触面，桌面支撑力分布不均匀，这个分布不均匀的力，会产生一个合力矩。实际上，这个分布力的等效力FN应该作用在支点稍稍偏左的位置，如下图所示。

这样当满足杠杆平衡条件FN’L1=F2L2时，整个体系达到平衡，并且实际上整个体系的重心还在桌边以内，三根木棍就能撑起一瓶水啦。