- 寫給孩子的趣味物理學(xué)
- (蘇)雅科夫·伊西達洛維奇·別萊利曼
- 824字
- 2019-12-27 14:51:21
2.1 請站起來
假如我說如果你按照我的要求坐在椅子上就不可能再站起來,你會不會認為我在開玩笑?可是如果你按照圖2-1中的那個人的坐法試一試,你很快就會發(fā)現(xiàn)我說的并不是什么戲言。

圖2-1 用這樣的姿勢坐在椅子上,為什么站不起來
當(dāng)你坐在椅子上讓軀干保持豎直且不改變雙腳的位置,也不向前彎曲軀干的話,你會發(fā)現(xiàn)你根本無法站起來。要想知道個中緣由,得從物體的平衡說起。所有的物體包括人體,當(dāng)立著時,它由重心作出的垂線只要不超過該物體的底面就不會發(fā)生傾斜。比薩斜塔和博洛尼亞斜塔以及阿爾漢格爾斯克的“傾斜的鐘樓”至今沒有倒塌,都是因為從它們重心所作出的垂線并沒有超出其地面坐落的巨大范圍,當(dāng)然這也同它們牢牢的地基有關(guān)。反之,如果從物體重心所作的垂線超出物體的底面,它就必然倒下(圖2-2)。

圖2-2 從圓柱體的重心所作出的垂線超過了物體底面,所以它必然倒下
就像這些建筑一樣,人在站著的時候,從他身體重心作出的垂線要一直在他雙腳的范圍內(nèi),人才能保持平衡,穩(wěn)穩(wěn)地站在地面上(圖2-3)。這也是為什么走鋼絲和金雞獨立都很難做到的原因。同理,當(dāng)人坐著的時候,他的重心位于他體內(nèi)靠近脊柱的位置,從這個位置引出的垂線是經(jīng)過地面垂直于人雙腳后方的。所以在他想站起來的時候,要通過身體前傾或者移動雙腳的位置來做重心的交換。這也就是為什么一旦他按照圖中的姿勢坐下,便很難再站起來的原因。

圖2-3 人站立時,從人的重心所作出的垂線在兩腳外緣所形成的小面積內(nèi)
平衡就是這樣神奇的一件事。為了保持平衡感,人們的身體也會不由自主地塑造一些優(yōu)美的姿態(tài)。例如當(dāng)人們在頂起重物時,為了維持平衡,頭部和身體要保持豎直,否則最微小的傾斜也會讓你變得東搖西晃狼狽不堪。相反的是,有時候保持平衡也會讓人的姿態(tài)變得格外難看。不知道你是否觀察過那些長時間生活在海上顛簸的甲板上的船員,他們一旦到達岸上就會顯得格外突出,總是大大叉開雙腳,占據(jù)盡可能大的面積。他們的步態(tài)如此奇怪,主要是由于在海上漂泊時為了能夠在顛簸的甲板上使重心保持平衡的緣故。
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