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震驚!昨天你們立起來的掃把,甚至真的驚動了NASA

http://finance.sina.com   2020年02月11日 22:21   北京新浪網

  來源:中科院物理所

  居家隔離無聊到頭上快要長草的第 N 天

  樓上的人家陪着小孩玩 Switch,樓下的大媽盡情嗨歌玩家庭 KTV,只有我,無聊地看着朋友圈裏的大家,往地上戳掃把……

  不得不說這個這個謠言看得小編我也很是心動,

  1、一個過了這個村再沒這個店的日期

  2、一個看上去足夠吸引人的噱頭

  3、一個隨隨便便就能拿到手的看似平常卻似乎擁有‘魔法’的道具

  2 月 11 日是個特殊的日子,美國宇航局 NASA 曾經說過這一天地球的引力最小,所以掃把能夠站起來。

  上面這句話的形式非常自由,時間也有各種各樣的版本。不過就像小時候大家寫作文偶爾會編造一下名人名言顯得自己文章很有深度一樣,年齡變大的我們似乎並沒有長大,我們不是聖鬥士,相同的招數能夠輕易打敗我們兩次

  看似普普通通的掃把以老少咸宜的驚人魔力,迅速席捲了我們的朋友圈…… 雖然這個內容非常像‘都市傳說’,但掃把畢竟真的能夠立起來,這就足夠給大家提供 複製 + 轉發 的動力了,小編我也忍不住屁顛屁顛地拿起掃把試了起來。

  大家要不要來打個分? 滿分 10 分

  看大家玩的這麼火熱,NASA 都坐不下去下場自證清白。內容如下

  宇航員 Alvin Drew 和科學家 Sarah Noble 公開回應掃把挑戰,向人們展示了掃把立住的基本物理學原理其實每天都成立,而不僅僅只在 2 月 10 號成立(小編補充:當然也不僅僅是 2 月 11 號)。

  ¯\_(ツ)_/¯,你們啊,不要想搞一個……

  假如我們隨便打開一本日曆,大家都可以看到,其實 20200211 這一天並沒有什麼特別的地方,既不是什麼特殊的節氣,也不是大家之前在吹的 20200202 這種回文數,連個素數都不是(20200211 = 19 x 29 x 61 x 601)。

  我們還是把話題回到掃把上,能夠把掃把立住,其實這裏面問題主要還是在掃把上。關於什麼是平衡,這個話題在物理上我可以和你聊一年。掃把能夠穩定地站住,是因爲這正是力學裏面最爲常見的受力平衡——物體只要所受的合外力爲零,那麼就能一直保持現在的運動狀態。在平衡裏面,還可以進一步進行分類,根據系統在平衡狀態下對外界響應的不同,我們把平衡分成,穩定平衡、不穩定平衡和隨遇平衡這三類。

  從左到右依次爲穩定平衡,不穩定平衡和隨遇平衡。

  穩定平衡在受到擾動以後,依舊能回到原來的平衡位置;不穩定平衡在受到擾動以後,系統會放大這種擾動,從而加速偏離平衡位置;隨遇平衡則是隨遇而安,哪裏都能平衡。像之前爆火的不倒翁小姐姐,其實就是穩定平衡的典型。

  對不倒翁進行稍加撥弄,就能發現它能輕易地回到原來所在的位置

  理想中的平衡曲線是山峯,山谷或是平原,但是現實往往曲曲折折。怎麼判斷一個系統到底是哪種平衡?其實還是要去看它的重心到底在哪裏。如果一個物體的重心落在它的支撐面,也就是最外側支撐點連接而成的幾何圖形以內的話,那它自然就是穩定平衡。

  這個椅子就是一個典型的穩定平衡

  自然界中能夠長久存在的一般都是穩定平衡,立掃把也是。雖然看起來掃把的柄上有很多重量,但其實絕大部分都還是被下面的硬毛給承包了。正是因爲大部分的掃把質量都集中在掃把頭上,重心位置距離掃把頭非常近,所以只要把掃把往平整的地上一插,讓掃把的刷毛能夠張開一定角度,掃把自然而然就能夠立住了。

  如果你對掃把的重心位置有疑惑的話,不妨嘗試這麼一個非常簡單的小實驗,利用我們的雙手就能測量一個物體重心的位置。比如說我們想要知道一把掃把的重心的位置,可以把掃把架在我們的手掌的虎口處。等到我們把掃把架穩以後,讓兩隻手之間的距離慢慢變小,緩緩靠近。記住,在這個過程中我們需要一直保持掃把穩定。等到我們雙掌互相接觸的時候,這個位置就是掃把的重心所在的位置了。

  測量重心的方法有很多,諸如鉛垂法等。嚴格來說用上述方法得到的結論是重心在手掌所在的平面上,需要在多個方向上進行上述步驟,才能真正確定重心的位置。

  假如在重心位置上做個標記的話,我們可以看到它正好穩穩地落在下方掃把鬃毛所在的範圍內,所以它是一個穩定平衡。

  其實,這種關於重心的小把戲有很多,將一罐的飲料喝至只剩三分之一左右時,其實就可以把飲料瓶傾斜着立起來。

  家裏有現成飲料瓶的話,可以直接加水試一試,戳圖片瞭解詳情

  和這相關的內容還特別容易出現震驚體,比如《震驚!一把尺子一個錘子就能挑戰基本物理定律!》。但其實分析一下就能知道,整個系統右邊重得多,絕大部分質量都集中在錘頭,所以整個系統其實就是一個看起來有點複雜的鉤子,自然可以穩定地勾在桌沿。

  所謂‘萬物皆可立’,除了掃把以外,曾經也有過類似這種立蛋傳說

  據說在春分日這一天,地球和太陽的相對位置十分特別,使得雞蛋受力更平衡,從而更容易立起來。

  不知道是不是因爲大家最近都宅在家裏胖三斤,所以在寫謠言的時候都希望地球引力變弱了,掃把才能變得更好立起來。我必須義正言辭地將立掃把過程中的引力因素,徹徹底底地排除出去(順便讓你正視現實)。

  我們都知道地球圍繞太陽轉,月亮圍繞地球轉,這兩顆對地球影響幾乎是最大的兩個星體,對於地面上的物體引力的影響也是最大的。影響的方式就是我們天天能夠見到的潮汐。通過簡單地計算可以知道,同一位置地點,重力在不同時間因受週期性潮位引起重力變化量,每日最大可達 3×10-6 m/s2。

月亮引起的潮汐示意圖月亮引起的潮汐示意圖

  從影響的大小來看,潮汐對你測量體重的影響基本在小數點後面第六位或者第七位,對日常生活的影響微乎其微,潮汐對於立掃把、立雞蛋這種事情,影響完全可以忽略不計。當然,如果使用最精確的重力加速度測定的儀器,是可以感受到這種變化的影響的,甚至歐洲核子中心的加速器裏進行的粒子實驗,在每天潮起潮落的時候數據也有些微區別。

  雖然引力場的變化對我們無聊到去立掃把這件事情的影響很小,但是爲了研究地球介質密度變化固體地球潮汐、內部熱流、固體和液體之間的質量交換、表面負荷和地震構造運動等環境因素的影響,乃至於修正天上飛着的衛星和飛機的軌道,科學家們花費了大量的力氣去精確測定地球重力每天的變化情況。

  比如重力的變化可以讓大家去探礦,去年的愚人節,各大學校教務部的網頁都被人惡搞過。

  多年以來,物理實驗教學中心持續收到同學關於‘單擺測重力加速度’這一基礎物理實驗的反饋,主要反映問題爲實驗測量數據與本地理論值相比顯著偏大。

  當然,這也是一個謠言

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