欹器,是一種灌溉用的汲水罐器,它是我國古代勞動人民在生產(chǎn)實(shí)踐中的創(chuàng)造的智慧結(jié)晶。欹器有一種奇妙的本領(lǐng):未裝水時略向前傾,待灌入少量水后,罐身就豎起來一些,而一旦灌滿水,罐子就會一下子傾覆過來,把水倒凈,爾后又自動復(fù)原,等待再次灌水。我們完全可以利用很簡單的材料自制一個這種奇妙的欹器。
取一只塑料杯,設(shè)法找到空杯子的重心位置,在其水平面上方一點(diǎn)的杯壁上鉆2只孔,孔徑與自行車幅條的直徑等大,并且使兩孔的連線稍稍偏離孔所在平面杯壁支線的圓心(盡管你對準(zhǔn)圓心鉆孔,一般也總會產(chǎn)生1~2毫米的偏差)。再取一段自行車的輻條,緊緊地插入一杯壁的兩個小孔中,作為容器的轉(zhuǎn)軸。然后用鐵絲做一個支架,把杯子的轉(zhuǎn)軸架在支架頂端的凹槽內(nèi),欹器也就制成功了,如圖所示。
制好后,請灌水試試。想一想,在灌水的過程中,整個容器系統(tǒng)的重心是怎樣變化的?為什么灌一點(diǎn)水以后,容器要豎直一些?灌滿水后,為什么容器又會一下子傾覆過來?水倒凈后,為什么又會復(fù)原?請用我們平日學(xué)習(xí)過的平衡與不平衡的原理加以解釋。
這種翻斗式的容器有很廣泛的用途,例如礦山的礦車,某些廁所里那種定時沖洗的翻斗,以及氣象觀測雨量計內(nèi)的計量容器等等,都是根據(jù)這種構(gòu)思設(shè)計的。當(dāng)然,我們還可以在日常生活中設(shè)計更多的這種日用小欹器。
發(fā)明與創(chuàng)新·中學(xué)生2008年7期