跟斗虫2006-02-20

    “谦受益，满招损”，古人曾根据这句话制作了一个很有趣的玩具，向一个架空的杯子中注水，当杯中的水不多时，杯子会很稳当地架在空中，而当杯中的水加到一定程度时，杯子就自动翻转过来，所有的水都会倾倒而出。其实这一切都是重心在作怪。

    好玩的实验当中蕴含着科学的道理。大家都知道，宇宙中的所有物体之间都有一个万有引力的作用。传说这个万有引力是大科学家牛顿在偶然之间发现的。有一天牛顿在一棵苹果树下读书，突然有一个熟透的苹果从树上落下，正好砸中了牛顿。当牛顿把注意力从手中的书上转移到苹果上时，他惊奇地发现地上已经落了好多熟透的苹果，并且还有苹果陆续地从树上落下，而且它们都是从树上直接落向地面，而没有一个是飞向天空的。这是为什么呢？在牛顿的脑海中产生了这样的疑问。苹果与地面之间是不是有什么作用呢？苹果是不是受到了地面的吸引呢？在此后的多年时间里，牛顿对这个问题进行了仔细的推敲和反复的实验，终于发现了万有引力，并总结出了万有引力定律。

    地球与地球上的物体之间也无例外地存在着万有引力，它们之间的万有引力的一部分就是我们所说的重力。物体受到的力可以进行合成，并可以看作是作用在某一个点上，而重力的作用点就被称为重心。

    物体的重心跟物体的平衡之间存在着很大关联。当物体不受其他外力或其他外力互相平和时，这种关联就更加明显。如果物体的重心在其支撑点或支撑面下方时，物体将处于一种稳定的平衡状态；相反，如果物体的重心在其支撑点或支撑面上方时，物体将处于一种不稳定的状态当中，稍有外力作用，就会做一种重心向下的运动。“谦受益，满招损”也就是这个道理。当杯中的水加得不多时，杯子整体的重心处于支撑点下方，杯子就会很稳定。随着杯中水面不断地升高，杯子整体的重心也在不断地升高，当重心升档支撑点上放后，杯子就处于一种随时会倾覆的状态了，稍有风吹草动，杯子就会反转过来，将其中的水全部倾泄出来。

    我们平时所观看的翻跟斗的杂技表演和高空走钢丝也都是应用的重心的原理。当演员在舞台上翻跟斗时，他其实是在作一种重心不变的动作。虽然他在不停地翻着跟斗，但它的重心却始终处于一定的高度范围之内，这样他才可以轻易地翻出那么多的跟斗。而高空走钢丝所体现的重心原理就更加明显了，杂技演员要么是在手中拿一根长杆，以保持高度的平衡，要么干脆就在下面吊上一大队重物，使得重心干脆就处于支撑点的下方。

    我们上面所作的跟斗虫实际上就是一个重心可移动的玩具。我们在锡纸筒之间放置一个小玻璃球，并且玻璃球在锡纸筒内部可自由运动。当把跟斗虫放置在滑道上后，玻璃球就会向下运动，从而使得跟斗虫的重心最低。同时，锡纸筒与滑道之间存在着滚动磨擦，所以，跟斗虫就会不停地在滑道上翻跟斗，而玻璃球在锡纸筒内部也不停地向下运动，一直像一个“跟斗虫”一样。

    这个实验好玩吗？自己动手做一个，与其他人比一比，看谁的跟斗虫凡的跟斗最多，看谁的凡的最好看。

为使跟斗虫水利的翻跟斗，“跟斗虫”内部一定要形成一个使玻璃球可以自由运动的通道。同时，所使用的滑道应该以刚刚能将跟斗虫放入并可自由运动为宜。

问答题：

1．今天我们制做的玩具是根据什么原理运动的？
2．宇宙之中所有的物体之间都存在着万有引力吗？
3．地球上的物体所受到的重力是不是就是物体与地球之间的万有引力？
4．“谦受益，满招损”蕴含着怎样的科学道理？

    朋友快来参与答题吧。请你将答案信件邮寄或发送电子邮件到北京市东城区东长安街1号东方广场w1座202或者lei.gao@sony.com.cn。前5名全部答对的朋友，你将有机会获得由“索尼探梦”提供的“索尼探梦”科学馆免费参观门票一张。