昨天你們立起來的掃把，甚至真的驚動(dòng)了 NASA

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舉報(bào) 2020-02-12

掃描,分享朋友圈

作者：NKXXX，來源：中科院物理所（ID:cas-iop）

居家隔離無聊到頭上快要長草的第 N 天

樓上的人家陪著小孩玩 Switch，樓下的大媽盡情嗨歌玩家庭 KTV，只有我，無聊地看著朋友圈里的大家，往地上戳掃把……

昨天你們立起來的掃把，甚至真的驚動(dòng)了 NASA

不得不說這個(gè)這個(gè)謠言看得小編我也很是心動(dòng)，

1. 一個(gè)過了這個(gè)村再?zèng)]這個(gè)店的日期

2. 一個(gè)看上去足夠吸引人的噱頭

3. 一個(gè)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(gè)特殊的日子，美國宇航局 NASA 曾經(jīng)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(shí)間也有各種各樣的版本。不過就像小時(shí)候大家寫作文偶爾會(huì)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并沒有長大，我們不是圣斗士，相同的招數(shù)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，迅速席卷了我們的朋友圈…… 雖然這個(gè)內(nèi)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 復(fù)制 + 轉(zhuǎn)發(fā) 的動(dòng)力了，小編我也忍不住屁顛屁顛地拿起掃把試了起來。

昨天你們立起來的掃把，甚至真的驚動(dòng)了 NASA
大家要不要來打個(gè)分? 滿分 10 分

看大家玩的這么火熱，NASA 都坐不下去下場自證清白。內(nèi)容如下

宇航員 Alvin Drew 和科學(xué)家 Sarah Noble 公開回應(yīng)掃把挑戰(zhàn)，向人們展示了掃把立住的基本物理學(xué)原理其實(shí)每天都成立，而不僅僅只在 2 月 10 號成立（小編補(bǔ)充：當(dāng)然也不僅僅是 2 月 11 號）。

昨天你們立起來的掃把，甚至真的驚動(dòng)了 NASA
ˉ\_(ツ)_/ˉ，你們啊，不要想搞一個(gè)……

假如我們隨便打開一本日歷，大家都可以看到，其實(shí) 20200211 這一天并沒有什么特別的地方，既不是什么特殊的節(jié)氣，也不是大家之前在吹的 20200202 這種回文數(shù)，連個(gè)素?cái)?shù)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(shí)這里面問題主要還是在掃把上。關(guān)于什么是平衡，這個(gè)話題在物理上我可以和你聊一年。掃把能夠穩(wěn)定地站住，是因?yàn)檫@正是力學(xué)里面最為常見的受力平衡——物體只要所受的合外力為零，那么就能一直保持現(xiàn)在的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在平衡里面，還可以進(jìn)一步進(jìn)行分類，根據(jù)系統(tǒng)在平衡狀態(tài)下對外界響應(yīng)的不同，我們把平衡分成，穩(wěn)定平衡、不穩(wěn)定平衡和隨遇平衡這三類。

昨天你們立起來的掃把，甚至真的驚動(dòng)了 NASA
從左到右依次為穩(wěn)定平衡，不穩(wěn)定平衡和隨遇平衡

穩(wěn)定平衡在受到擾動(dòng)以后，依舊能回到原來的平衡位置；不穩(wěn)定平衡在受到擾動(dòng)以后，系統(tǒng)會(huì)放大這種擾動(dòng)，從而加速偏離平衡位置；隨遇平衡則是隨遇而安，哪里都能平衡。像之前爆火的不倒翁小姐姐，其實(shí)就是穩(wěn)定平衡的典型。

昨天你們立起來的掃把，甚至真的驚動(dòng)了 NASA
對不倒翁進(jìn)行稍加撥弄
就能發(fā)現(xiàn)它能輕易地回到原來所在的位置

理想中的平衡曲線是山峰，山谷或是平原，但是現(xiàn)實(shí)往往曲曲折折。怎么判斷一個(gè)系統(tǒng)到底是哪種平衡？其實(shí)還是要去看它的重心到底在哪里。如果一個(gè)物體的重心落在它的支撐面，也就是最外側(cè)支撐點(diǎn)連接而成的幾何圖形以內(nèi)的話，那它自然就是穩(wěn)定平衡。

昨天你們立起來的掃把，甚至真的驚動(dòng)了 NASA
這個(gè)椅子就是一個(gè)典型的穩(wěn)定平衡

自然界中能夠長久存在的一般都是穩(wěn)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(shí)絕大部分都還是被下面的硬毛給承包了。正是因?yàn)榇蟛糠值膾甙奄|(zhì)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，不妨嘗試這么一個(gè)非常簡單的小實(shí)驗(yàn)，利用我們的雙手就能測量一個(gè)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(wěn)以后，讓兩只手之間的距離慢慢變小，緩緩靠近。記住，在這個(gè)過程中我們需要一直保持掃把穩(wěn)定。等到我們雙掌互相接觸的時(shí)候，這個(gè)位置就是掃把的重心所在的位置了。

昨天你們立起來的掃把，甚至真的驚動(dòng)了 NASA

測量重心的方法有很多，諸如鉛垂法等。嚴(yán)格來說用上述方法得到的結(jié)論是重心在手掌所在的平面上，需要在多個(gè)方向上進(jìn)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(gè)標(biāo)記的話，我們可以看到它正好穩(wěn)穩(wěn)地落在下方掃把鬃毛所在的范圍內(nèi)，所以它是一個(gè)穩(wěn)定平衡。

其實(shí)，這種關(guān)于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(shí)，其實(shí)就可以把飲料瓶傾斜著立起來。

家里有現(xiàn)成飲料瓶的話，可以直接加水試一試，戳圖片了解詳情

和這相關(guān)的內(nèi)容還特別容易出現(xiàn)震驚體，比如《震驚！一把尺子一個(gè)錘子就能挑戰(zhàn)基本物理定律！》。但其實(shí)分析一下就能知道，整個(gè)系統(tǒng)右邊重得多，絕大部分質(zhì)量都集中在錘頭，所以整個(gè)系統(tǒng)其實(shí)就是一個(gè)看起來有點(diǎn)復(fù)雜的鉤子，自然可以穩(wěn)定地勾在桌沿。

戳圖片了解詳情

所謂「萬物皆可立」，除了掃把以外，曾經(jīng)也有過類似這種立蛋傳說。

據(jù)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?yàn)榇蠹易罱?strong>宅在家里胖三斤，所以在寫謠言的時(shí)候都希望地球引力變?nèi)趿耍瑨甙巡拍茏兊酶昧⑵饋怼Ｎ冶仨毩x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(xiàn)實(shí)）。

我們都知道地球圍繞太陽轉(zhuǎn)，月亮圍繞地球轉(zhuǎn)，這兩顆對地球影響幾乎是最大的兩個(gè)星體，對于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(jì)算可以知道，同一位置地點(diǎn)，重力在不同時(shí)間因受周期性潮位引起重力變化量，每日最大可達(dá) 3×10^-6 m/s²。

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(shù)點(diǎn)后面第六位或者第七位，對日常生活的影響微乎其微，潮汐對于立掃把、立雞蛋這種事情，影響完全可以忽略不計(jì)。當(dāng)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里進(jìn)行的粒子實(shí)驗(yàn)，在每天潮起潮落的時(shí)候數(shù)據(jù)也有些微區(qū)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，但是為了研究地球介質(zhì)密度變化和固體地球潮汐、內(nèi)部熱流、固體和液體之間的質(zhì)量交換、表面負(fù)荷和地震構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等環(huán)境因素的影響，乃至于修正天上飛著的衛(wèi)星和飛機(jī)的軌道，科學(xué)家們花費(fèi)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(jié)，各大學(xué)校教務(wù)部的網(wǎng)頁都被人惡搞過。