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  • 01
  • Dec
  • 2018

維持幾何結構平衡 重力分布須保持一致

記者 湯道舜 報導

2018/12/01 17:46
在一個倒L型幾何結構的橫樑上,把120公斤的重物放在橫樑尾端,可以讓這個幾何結構保持平衡不倒,是因為重力分布和幾何結構的動態平衡一致,保持結構不倒。

圖/翻攝自微博
主持人尼格買提:「這是要玩什麼?」

主持人撒貝寧:「看到這個裝置了嗎?」

主持人尼格買提:「它也是個平衡結構。」

主持人撒貝寧:「我要給大家介紹一下,我們這個道具,木板呈45度角斜立在台上,長度3米100公斤重,而橫樑是3米6長122.5公斤重。」

這是個幾何結構的平衡實驗,要請大家想一想,如果橫樑上要放120公斤的重物,放在哪個區塊,才能不破壞平衡。可是哪兒能找到120公斤的東西,沒辦法,只能從現場觀眾裡選擇。

主持人撒貝寧:「上人體秤對,這是人體秤嗎?」

現場觀眾:「哈哈哈哈。」

主持人撒貝寧:「這個明明是,這是菜市場用的啊。」

主持人尼格買提:「呵呵呵。」

主持人撒貝寧:「這是用來秤土豆(馬鈴薯)的,妳介意嗎。」

現場觀眾李小凡:「我不介意。」

主持人撒貝寧:「來上來吧。」

為了確保實驗的正確性,兩位實驗者要先測量體重,確認無誤後,才能展開實驗,不過這次從觀眾中挑人選,讓主持人很不是滋味。

主持人撒貝寧:「我覺得導演組這樣很不好,以後請你們告訴我,如果實驗是需要一個男孩,一個女孩一塊兒做的,我願意。」

好了,別演了,趕緊看實驗的結果比較重要。紅色和黃色這兩個區域,究竟站在哪一區才不會破壞這個幾何結構的平衡。

主持人撒貝寧:「吊點脫扣,先別動別動,你們倆最好別動,知道有個詞叫樂極生悲不,(呵呵呵)好現在兩個吊點,已經完全脫離,小尼和小凡完全依靠重力平衡,處在現在這個平衡裝置的紅色區域。」

紅色區域沒有問題,現在要請橫樑上的兩人移動腳步,慢慢挪到黃色區域,驗證結果。

主持人撒貝寧:「三二一開始,慢一點,對你倆一定要保持默契。」

只是稍稍移動腳步而已,沒想到這個幾何結構馬上失去平衡,應聲而倒,還好橫樑上的兩人安全措施做得很扎實,隨著鋼絲拉到半空中,才沒有受到傷害。

中科院物理所研究員曹則賢:「這個結構給我們大家演示的,是一個幾何結構的平衡問題,它有很大的自重,當兩位(實驗員)把腳落在頂端的時候,底部支撐它實際上力矩是平衡的,上面的兩位,更加地走近我們的支撐點的時候,整個重力的分布應該是,朝我的這樣一側,超出了我們這個體系的動態平衡範圍,它也就塌了。」

這是一種自體支撐的結構,從古自今有很多例子,像是座落在南京的無樑殿,以及10月通車的港珠澳大橋都是有名的建案,儘管裡頭涉及很多複雜的結構計算,只要把握重力和平衡原則,就能避免類似剛剛失敗的情況,在現實生活中發生。

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更新時間:2018/12/01 17:46

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