國立台中教育大學 NTCU

科學教育與應用學系

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站立的鉛筆

有什麼方法可以讓鉛筆站立不倒呢?

操作步驟與現象

準備器材:鉛筆、鐵絲、鉛錘(或小石子)、尖嘴鉗

1.將鐵絲的一端纏繞在鉛筆上(如圖)。

2.在鐵絲另一端掛上鉛錘(或小石子)。

3.稍稍折彎鐵絲後,將鉛筆立於桌邊,看看鉛筆能不能像不倒翁一樣站起來。

 

原理

鉛筆會站立的原因在於它的重心低,重心越低愈能保持平衡,利用鉛錘的重量將鉛筆的重心移至筆尖的正下方,如此即可將鉛筆直立起來。纏鐵線的位置須靠近筆尖,重心才易調整到鉛筆下方,這樣鉛筆容易直立;如果鐵線離筆尖較遠,重心不易調整到鉛筆下方,鉛筆就容易歪斜。

重心:物體的重心是指物體所受合力矩為零的點。合力以某一點為作用點所產生之力矩,若與物體各點之引力所產生之力矩總和相等,則該作用點即為物體的重心。也就是說重心不只是可看成物體重量集中的點,同時也是物體所有質點所產生力矩的平衡點,因此只要施力於重心,且所施的力與物體重量的合力矩為零,這樣就可以使物體不移動,呈現平衡狀態。

叮嚀的話

鐵絲纏在鉛筆的位置很重要,越靠近筆尖,站得愈直、愈穩;遠離筆尖,就站得歪歪的,甚至站不起來。(如下圖一)

鐵絲最好壓出弧度,彎到筆尖的正下方,如此才站得直。若想讓筆歪歪的站著,只要拉拉鐵絲將鉛錘位置調整至筆尖下方即可。

這個平衡靠著支撐重心,使鉛筆立著。若稍傾斜鉛筆,它總能輕易恢復平衡。你也可以利用重心的改變可以讓鉛筆做出更有趣的動作。只要調整鉛錘的位置,鉛筆就可以用幾乎平躺的姿勢,用筆尖懸空平躺在桌子的邊緣上喔(如下圖二)!

     圖一      圖二

試試看,用其他的物品來代替鉛筆,是不是也可以呢?