Γιατί το ποτήρι δεν θα πέσει
Όλοι έχουν αυτήν την εμπειρία:Τα τούβλα που τοποθετούνται επίπεδα είναι πολύ σταθερά, αλλά αναποδογυρίζονται εύκολα όταν τα στήνουν· ένα μπουκάλι μισογεμάτο με νερό είναι πολύ σταθερό, αλλά ένα άδειο μπουκάλι ή ένα μπουκάλι γεμάτο νερό είναι πιο εύκολο να αναποδογυριστεί. Από τα παραπάνω δύο παραδείγματα, για να γίνει ένα αντικείμενο σταθερό και να μην είναι εύκολο να πέσει πάνω, πρέπει να πληρούνται δύο προϋποθέσεις:πρώτον, η επιφάνεια του πυθμένα του πρέπει να είναι μεγάλη και δεύτερον, το βάρος του πρέπει να συγκεντρώνεται στο κάτω μέρος όσο το δυνατόν περισσότερο. , δηλαδή έχει χαμηλότερο κέντρο βάρους. Το κέντρο βάρους ενός αντικειμένου μπορεί να θεωρηθεί ως το σημείο δράσης της προκύπτουσας βαρυτικής δύναμης.
Για οποιοδήποτε αντικείμενο, εάν το εμβαδόν της βάσης του είναι μεγαλύτερο και το κέντρο βάρους του χαμηλότερο, θα είναι πιο σταθερό και λιγότερο πιθανό να πέσει. Για παράδειγμα:τα κτίρια σε σχήμα πύργου είναι πάντα μεγάλα στο κάτω μέρος και αιχμηρά στο πάνω μέρος· όταν στέλνετε αγαθά, βάζετε πάντα βαριά πράγματα στο κάτω μέρος και ελαφριά πράγματα από πάνω.
Αφού κατανοήσουμε αυτή τη γνώση, ας ρίξουμε μια ματιά στο ποτήρι. Ολόκληρο το σώμα του ποτηριού είναι πολύ ελαφρύ, αλλά υπάρχει ένα βαρύτερο κομμάτι μολύβδου ή σιδήρου στο κάτω μέρος, επομένως το κέντρο βάρους του είναι πολύ χαμηλό· από την άλλη πλευρά, το κάτω μέρος του ποτηριού είναι μεγάλο και λείο, εύκολο να κούνια. Όταν το ανατροπέα γέρνει προς τη μία πλευρά, λόγω της αλλαγής του υποστηρίγματος (το σημείο επαφής μεταξύ του ανατροπέα και της επιφάνειας εργασίας), το κέντρο βάρους και το υπομόχλιο δεν βρίσκονται στην ίδια κατακόρυφη γραμμή. Αυτή τη στιγμή, το ανατροπέα θα αιωρείται γύρω από το υπομόχλιο υπό τη δράση της βαρύτητας μέχρι να επιστρέψει στην κανονική θέση. Όσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός κλίσης του ανατροπέα, τόσο μεγαλύτερη είναι η οριζόντια απόσταση μεταξύ του κέντρου βάρους και του υποστηρίγματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η επίδραση της ταλάντωσης που προκαλεί η βαρύτητα και τόσο πιο εμφανής είναι η τάση να επανέλθει στην αρχική του θέση. δεν μπορεί ποτέ να πιεστεί προς τα κάτω.
Όπως ένα ανατροπέα, ένα αρχικά ακίνητο αντικείμενο μπορεί να επιστρέψει αυτόματα στην κατάσταση ισορροπίας της αρχικής του θέσης αφού διαταραχθεί ελαφρά, η οποία ονομάζεται σταθερή ισορροπία στη φυσική. Ωστόσο, τα σφαιρικά αντικείμενα όπως το πινγκ-πονγκ, το ποδόσφαιρο και το μπάσκετ μπορούν να συνεχίσουν να διατηρούν την ισορροπία τους σε οποιαδήποτε θέση αφού υποβληθούν σε εξωτερικές δυνάμεις.Αυτή η κατάσταση ονομάζεται τυχαία ισορροπία. Για ένα αντικείμενο σε τυχαία ισορροπία, το κέντρο βάρους και το υπομόχλιο βρίσκονται πάντα στην ίδια γραμμή και το ύψος του κέντρου βάρους παραμένει αμετάβλητο. Ένα μολύβι που τοποθετείται οριζόντια στο τραπέζι είναι μια τυχαία ισορροπία, όπου κι αν κυλά, το ύψος του κέντρου βάρους παραμένει το ίδιο.
