两三根火柴加细绳桌边能吊多重物体？

2016-10-13 04:59:57

《是真的吗？》是中央台的一个栏目，2016年6月4日的一期节目中，曾经做了一个很炫的实验——用三根火柴棍，就把8~9瓶水吊在桌边！请看视频。

两根火柴梗支撑时，我们可在一个平面内完成其原理分析：（如下图所示）

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桌面比较厚时，斜撑火柴梗底部与桌面侧面有支撑力，斜撑对水平火柴头部有水平向外和竖直向上两种力的效果。水平火柴梗在竖直方向上，左侧所受桌面向上的支持力，头部所受竖直向上的分力，细线悬挂点受竖直向下的拉力，这三个力相互平衡（如上图所示）；水平方向上左侧所受桌面向里的摩擦力和头部所示向外水平分力相平衡。

当水平火柴梗支点左侧部分刚好脱离桌面时，需要依靠作用在桌边缘支点提供的向里摩擦力来阻止向外滑动。由于火柴梗头部所受支撑力的力臂远大于细线向下拉力的力臂，因此斜撑的力比所挂重力小的多。理论上，桌边的直角倒角越小，细线越细，悬挂力点离桌边支点越近，水平火柴梗能支撑的力就越大。

这个问题其实还有一些其它细节没有分析，有兴趣的同学可以用隔离法对每个物体进行受力分析，研究它们的受力情况如何，有哪些因素会影响到装置最大承重。

弄清楚原理后，也来动手一试，让同学自己来设计、操作、指挥，家人一起帮忙，将过程拍摄下来，根据最多吊起的矿泉水瓶数和容积估算出吊起的总重，作为回校后班级决赛报名成绩，争取通过班内择优选拔，代表班级参加学校2016年科技节决赛。