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杠杆小游戏平衡大道理

  • 投稿Syua
  • 更新时间2015-09-10
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主讲人:赵洪云(工程师,《爸爸与小孩》的作者)

暑假里,孩子喜欢用妈妈的书在客厅搭多米诺骨牌。爸爸配合着搬凳子、搬桌子。到了多米诺骨牌的最后一个环节,孩子要用杠杆原理把沉重的实木椅子掀翻。在一阵H艮花缭乱的倒塌后,椅子重重地砸在了地板上。

孩子问:“爸爸,杠杆原理是阿基米德‘发明’的吗?”

爸爸回答:“这里不能用发明这个词,应该用发现。”

在阿基米德之前,人们也会使用杠杆,只是没有像阿基米德那样进行数学上的计算。因为人类早就开始使用各种各样的工具,杠杆只是这些工具之一;也就是说,人类祖先早就会用“棍子”来干活儿了,知道用棍子撬东西劲儿大、省力。但是,为什么能省力,能省多少力,那时的人们却不知道。

“看来,知道为什么的人,还真是了不起,”孩子说,“第一个用杠杆的人,没人知道他的名字。但是,第一个知道杠杆为什么省力的人,人们就记住了他。”

“你说得对,这就是知识的魅力!”爸爸赞叹。

自古以来,对有知识的人,人们都会很敬佩。因为他们的发现改变了人类的生活。拿杠杆来说吧,人们知道了为什么省力后,才会有目的地使用,在使用过程中,才懂得如何去改进。所以,一件事物背后的原理总是很重要的。

“你能在你平常玩的地方找个杠杆的例子吗?”爸爸问。

“我觉得小公园的跷跷板就像个杠杆。”孩子回答。

“是的。杠杆的共同之处,就是必须有个支点。跷跷板的支点在正中央。好比1+1=2、2+3=5,支点就像等式中的等号。两边的重量看起来外表不同,如一个穿短裤的男孩和一个穿花裙子的女孩。但如果他们的体重差不多,就能达到平衡,等式就能成立。如果差别太大,就不能用等号了,需要用大于号或者小于号了。”爸爸说。

“如果体重不同,改变座位和支点的距离也可以达到平衡,”爸爸说,“杠杆的原理,用一个数学公式表示,就是力矩相等。如果我们将杠杆中的棍子换成柔软的绳子,会产生怎样的效果呢?”

“你想说的是滑轮?滑轮怎么能和杠杆是一回事呢?”孩子问。

“万物都是相通的,只是相通的方式不同而已。”爸爸说,“如果将棍子换成绳子,支点就可以换成一个滑轮。因为这个滑轮的支点是固定的,就叫定滑轮。定滑轮改变绳子的方向,也就是力的方向。如果把绳子连接重物的地方也换成滑轮,绳子从滑轮上绕过,让滑轮跟重物一起运动,这样的滑轮叫动滑轮。动滑轮省力,重物上绕过动滑轮的绳子总共有几根,就需要几分之一的力。也就是说,绳子的力量之和与重物的重量相等。”

“数学、物理化学等学科中,有很多这样的等式,如化学方程式。这些等式具体形式不同,但都表示了一种平衡。这个世界是一个平衡的整体。如果我们强制打破这些平衡,就会产生不好的结果,如生态平衡。有时候,这种平衡也被称为公平。”爸爸说,“所以,我们不能把注意力集中在某个点上,去思考是否公平。因为公平往往需要一个过程,才能体现出来。这个过程可能会很长,如几天、几年、几十年甚至几百年。”

点睛

杠杆、轮滑与公平,看似不搭界的三种东西,在这位爸爸的眼中却是相通的。正如他所说:“万物都是相通的,只是相通的方式不同而已。”我们所生活的世界,本身就是一个平衡介质。在他循循善诱的解读下,一种全新的思考方式潜移默化地在孩子的头脑中形成了。