书城科普读物讲给中学生的课外知识-思·物理现象
48149300000023

第23章 “爬云梯”的梯子越短越安全吗?

一个正在表演“爬云梯”的体格健壮的演员,他用双肩顶着一架足有五六米高的梯子,另外五个演员陆续爬到梯子的顶端,进行各自的表演。梯子尽管有一些摇摆,到底还是稳住了。这是为什么呢?

在此节目中,肩膀上顶着梯子的演员,凭着他敏捷感觉,把梯子的基底位置随时加以灵活调整。当梯子向前倾时,他的肩膀立即向前挺;当梯子向后倒时,他的肩膀也随即向后退。这样,使重力作用始终通过基底,梯子就倒不下来。

那么梯子作短一些不是更安全吗?为了回答这个问题,让我们先来比较一下顶一支铅笔和顶一根二三米的竹竿的情形。

竖直放置的竹竿或铅笔,只要一松手,都会失去平衡而倾倒,竹竿的重心较高,稳定性不及铅笔,它更难维持平衡。但是,另一方面,正因为竹竿重心高,因此从开始倾斜至倾倒在地,所需时间却比铅笔倒下的时间长得多。而且,竹竿倒下时的速度还与倾倒的角度有关:倾角越大,重心越低。这样,竹竿就有更多的势能转化为动能,倾倒时的速度也就越大。可见,在偏离平衡的距离相同的情况下,竹竿越高,从离开平衡位置到某一偏离位置需要的时间越长。这样,尽管竹竿长,重心高对稳定性不利,但是由于它开始倾倒时的速度很慢,因而在基底可以移到的情况下,就有充分的时间来调整竹竿的平衡,就能变不利为有利,竹竿长反而越容易保持平衡。