“克服重力”的漏斗

段玉佩

實驗材料

兩個漏斗（形狀和大小一樣），2根長條木板（大約3厘米左右厚，可以側面豎立在平面上），一本厚書（3厘米左右厚），膠帶

實驗步驟

1.將兩個一模一樣的漏斗，底部貼合，對接在一起，用膠帶固定住，組合成為一個滾軸。

2.把你準備好的厚書放在桌子的一端。

3.將一根長條木板側立，一端放置在厚書之上，另一端接觸桌面。這樣就形成了一條一端高，一端低的軌道。

4.再將另外一根長條木板如法炮制，但在擺放位置上需要注意：在厚書上的那一端，兩個木條之間的距離要盡量調寬——但最寬不可以超過漏斗滾軸的長度。桌面上的另一端，也就是低處的那端，兩根木條之間的距離要盡量調近——但最近也要保證漏斗滾軸不會脫離木條軌道，滾出去。

5.在設置兩根木條的時候，還有一個建議，就是讓觀眾的視線和木條盡量保持水平。這樣，觀眾的眼中就只可以看到最外側的木條，而無法發現兩根木條之間并不是平行擺放的。一切就緒后，你就可以把漏斗滾軸放置在觀眾看起來木條位置較低的那一端了。接下來發生了什么奇妙的事情呢？漏斗滾軸向高處滾去！

實驗原理

為什么觀眾眼中的漏斗滾軸看起來會從低向高運動呢？其實從操作者的視角觀察，其道理是一目了然的。之所以從觀察者的視角來看，漏斗滾軸好像是克服了重力，自動地從低處向高處滾動，原因就在于我們用的是漏斗滾軸，而不是圓柱滾軸——前者在木條上滾動的時候，由于木條兩端開合的距離不同，漏斗滾軸一直在做重心向下移動的運動。如果換成圓柱滾軸，則不會出現類似的“奇特現象”。

這里涉及一個物理學中的概念——重心。重心就是指物體質量集中的那個點。漏斗滾軸的重心在哪兒？是在兩個漏斗底部結合圓面的圓心上。再操作一次，仔細觀察你就會發現，雖然漏斗滾軸“不走尋常路”，從低處滾向高處，但其重心實際上是不斷下降的，這是兩根木條一端開口大，一端開口小導致的。

實驗升級

了解了實驗的原理后，你還可以挑戰一下自己，將漏斗中的不同部位貼一些橡皮泥，剛才“克服重力”的現象，還可以重復嗎？貼了橡皮泥的漏斗滾軸的重心，有了怎樣的變化呢？