“克服重力”的漏斗

段玉佩

實(shí)驗(yàn)材料

兩個(gè)漏斗（形狀和大小一樣），2根長條木板（大約3厘米左右厚，可以側(cè)面豎立在平面上），一本厚書（3厘米左右厚），膠帶

實(shí)驗(yàn)步驟

1.將兩個(gè)一模一樣的漏斗，底部貼合，對接在一起，用膠帶固定住，組合成為一個(gè)滾軸。

2.把你準(zhǔn)備好的厚書放在桌子的一端。

3.將一根長條木板側(cè)立，一端放置在厚書之上，另一端接觸桌面。這樣就形成了一條一端高，一端低的軌道。

4.再將另外一根長條木板如法炮制，但在擺放位置上需要注意：在厚書上的那一端，兩個(gè)木條之間的距離要盡量調(diào)寬——但最寬不可以超過漏斗滾軸的長度。桌面上的另一端，也就是低處的那端，兩根木條之間的距離要盡量調(diào)近——但最近也要保證漏斗滾軸不會(huì)脫離木條軌道，滾出去。

5.在設(shè)置兩根木條的時(shí)候，還有一個(gè)建議，就是讓觀眾的視線和木條盡量保持水平。這樣，觀眾的眼中就只可以看到最外側(cè)的木條，而無法發(fā)現(xiàn)兩根木條之間并不是平行擺放的。一切就緒后，你就可以把漏斗滾軸放置在觀眾看起來木條位置較低的那一端了。接下來發(fā)生了什么奇妙的事情呢？漏斗滾軸向高處滾去！

實(shí)驗(yàn)原理

為什么觀眾眼中的漏斗滾軸看起來會(huì)從低向高運(yùn)動(dòng)呢？其實(shí)從操作者的視角觀察，其道理是一目了然的。之所以從觀察者的視角來看，漏斗滾軸好像是克服了重力，自動(dòng)地從低處向高處滾動(dòng)，原因就在于我們用的是漏斗滾軸，而不是圓柱滾軸——前者在木條上滾動(dòng)的時(shí)候，由于木條兩端開合的距離不同，漏斗滾軸一直在做重心向下移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)。如果換成圓柱滾軸，則不會(huì)出現(xiàn)類似的“奇特現(xiàn)象”。

這里涉及一個(gè)物理學(xué)中的概念——重心。重心就是指物體質(zhì)量集中的那個(gè)點(diǎn)。漏斗滾軸的重心在哪兒？是在兩個(gè)漏斗底部結(jié)合圓面的圓心上。再操作一次，仔細(xì)觀察你就會(huì)發(fā)現(xiàn)，雖然漏斗滾軸“不走尋常路”，從低處滾向高處，但其重心實(shí)際上是不斷下降的，這是兩根木條一端開口大，一端開口小導(dǎo)致的。

實(shí)驗(yàn)升級

了解了實(shí)驗(yàn)的原理后，你還可以挑戰(zhàn)一下自己，將漏斗中的不同部位貼一些橡皮泥，剛才“克服重力”的現(xiàn)象，還可以重復(fù)嗎？貼了橡皮泥的漏斗滾軸的重心，有了怎樣的變化呢？