一、扫帚为什么能立起来？这其中有什么科学道理？

下面，我们就从力学的角度来讨论力学原理

1.起源

昨晚的扫把风暴源于一张来历不明的截图，如下。也就是说，NASA说这一天(2.11)是地球引力的特殊日子，是扫帚唯一能站起来的一天。

事实上，大家一看就明白，扫帚能不能站起来，跟NASA说的地球的特殊引力没有关系。稍微懂点力学就能明白，扫帚之所以能直立，在于扫帚本身的结构。NASA再也受不了了，出来说：这只是一个基本的物体现象，每天都可以重复。

事实上，目前整个网络上已经出现了大量的解析文本或视频。他们的解释是众所周知的原因：重心在接触面。但是，这个解释太粗糙了。这种解释毕竟只是日常生活经验的总结，远没有上升到理论层面。

2.特别重力？

众所周知，地球的运动其实有点复杂，公转和自转同时进行。那么，2月11日，地球是否处于一个特殊的位置，从而使地球上的引力进入一个特殊的状态？首先2月11日排除自转的影响，大概率是地球公转的引力影响。

这里我们必须给出重力公式如下。g是引力常数，m和m是两个物体的质量，r是它们之间的距离。这个表达式告诉我们，引力只和MMR有关，因为G是常数。

对于地球上的物体，如扫帚，它们的质量是恒定的。因此，影响因素是m和R.地球本身的质量不变，唯一可能的影响是其他天体的引力，比如太阳和月亮。而扫帚不到1kg，扫帚到太阳或月亮的距离是108000英里，所以它们的影响可以忽略不计。简单来说，地球上物体的引力是由地球本身支配的。这其实排除了公转对引力的影响。

另外，地球其实是一个不规则体，地球上每个点的半径r其实是不一样的。因此，根据万有引力公式，同一物体在每一点的引力值都会不同。而地球的平均半径为6371km，地表的起伏对最终重力值影响不大。至此，我们可以判断2月11日地球引力完全没有特殊性。

3.平衡和稳定

既然地球引力没什么特别的，也就是说，你其实随时都可以架起扫帚。所以，我不禁要问，扫把是怎么站起来的？在分析这个扫帚之前，我们先简单介绍一下基本力学原理。上图是“平衡”的技术。有一群人对平衡非常敏感，可以根据奇怪的角度堆叠物体。看似不可能，其实符合力学原理。

所谓平衡，其实不仅仅是物体的合力等于零，它只是条件之一。另一个合成力矩等于零，这也是必须满足的条件。我们通常说物体平衡时，只说两个力平衡，这是不准确的。

平衡可以分为三种情况，如上图。显然第一个球不稳定，会掉下来。而第二个球是稳定的，总是回到原来的位置。第三个球到处都是平衡的。上面显示的平衡技术和垂直扫帚是不稳定的平衡。

4.平扫帚分析

正如其他人所说，扫帚能够直立的一个直观原因是它的重力作用线穿过接触面。但这只是经验总结，远不是一个很深的力学理论。

扫帚竖起后，受力如上图。很简单，只是重力和地面支撑。在这两个力的作用下，扫帚的合力和力矩都为零，所以可以保持平衡状态。

上图蓝色是扫帚和地面的接触面，里面的叉子是重力的作用线。只有当重力作用线位于接触面时，地面向上的支撑力才能形成一对相互抵消的力矩。如果重力作用线在外面，地面上向上的力形成的力矩缺少另一个力矩来平衡。这是扫帚不能失灵的机械原理。

因此，扫帚的重心非常重要。扫把由扫把头和扫把杆组成，其中扫把头质量较重。所以站起来之后，整个重心更靠近扫把头。正好满足重力作用线通过接触面的要求。

了解了原理之后，我们再来分析扫把头。因为扫帚头毕竟比较软，不能直观的支撑直立的扫帚。普通扫帚头是毛毛-shaped塑料制成的。虽然很薄，但也有一定的刚性，这样就可以用一定的刮力清洗。扫帚头毛毛上的力如上所示。这种略微扩大的毛毛实际上略微增加了接触面积，这更有利于平衡。因此，只要扫帚头的毛毛整体向外扩张，而不是凹陷，那么扫帚就可以很容易地竖立起来。

5.摘要

2月11日扫帚的引力和其他日期一模一样，没有任何特殊性。

平衡的原因是扫帚能站起来(合力和力矩都为零)。

为了实现扫帚的平衡，扫帚头的毛毛必须是直立的或向外延伸的，而不是凹形的。

二、扫帚是如何不靠墙自己站立的，是什么原理？

是因为扫帚的重心如果集中在底部，那么它就能够不靠墙自己站立。前一阵子朋友圈纷纷被一个消息刷屏，说是美国航空局传闻，在7月的某一天，由于地球重力的原因，扫帚将会在这一天能够自己站立，很多人在朋友圈晒图，这是真的。其实如果你在日常生活中尝试过将扫帚站立，你就会发现这其实是一个戏耍人的消息，因为扫帚在哪一天都是可以站立的。

扫帚看似如果立起来会很高，但其实它的重量大部分都在底部。所以如果摆放正确，保持扫帚的重心集中在扫帚毛的中心，这样就可以让扫帚不靠墙就自己站立。这其实是很简单的，物理原理并不是什么稀奇的事情，只是人们在日常生活中没有发现罢了。

其实我们会相信这条假消息的原因，就在于在我们的印象中扫帚就是要靠墙才能立住的。其实这是因为我们日常生活中，打扫完房间后，将扫帚随手放置在墙边，而我们并没有尝试是否扫帚能自己站立，或者说我们在偶尔将扫帚尝试站立时，并没有小心的让扫帚的重心集中在底部，所以给我们一种假象，就是扫帚是没法自己站立的，但其实扫帚是可以不靠墙而自己站立的。

虽然知道了扫帚可以肆以善烈，但是日常生活中又不会有人真的将扫帚独立放立在某个角落，都是将它靠在墙边，毕竟，虽然扫帚能够独立站立，但人经过时或是一跺脚难免它又会倒下来，所以说我们平时都是将扫帚靠立在墙上的。在生活中我们要多留心观察一些视为平常的现象，如果能多做一些实验，那么我们就不会被朋友圈这种假消息骗到，最重要的是有自己的主见，并能够静下心来思考现象背后的本质。

三、扫把能立起来的物理原理是什么，一道物理题？

扫把能立起来的物理原理是：扫帚能够稳定站立，主要因为力学中的受力平衡，只要扫帚所受的合外力为0，扫帚就可以保持原有运动状态不变。

物理中的受力平衡包括三种：

1、稳定平衡。受到扰动后依旧能回到原来的平衡位置。

2、不稳定平衡。受到扰动后，系统会放大这种扰动，从而加速偏离平衡位置。

3、随遇平衡。随遇而安，哪个位置都可平衡。

扩展资料

扫把立起来的方法：

我们小心把扫帚横放、竖放，耐心寻找就能找到它的重心，通常它位于扫帚的底部。加上如果扫帚是新的，扫帚毛又直又硬，与地面的接触面积就更大了，更容易找到扫帚的重心和支点。因此所谓的扫帚挑战，其实只是考验你寻找重心的能力和耐心。

四、扫把为什么会立起来

扫帚🧹为什么能立起来？

这个问题最近刷爆了一波朋友圈子。为什么会这样？我们不妨反问：“普遍意识下，我们认为扫帚不能立起来吗？”

看到没有，是因为这一问题可能处于临界点附近，模棱两可，让我们将信将疑。桌子啊，椅子啊，茶杯啊很容易立起来，是不是？鹤立鸡群啊，擎天一柱啊这样的形象让我们相当怀疑，是不是？尤其是，如果外部环境条件有了微小的变化，我们更有理由怀疑了——抱着实践出真知的态度，必须要去验证一下啊。

扫帚🧹立起来了

其实这种逻辑思维，是很好的。说明国人的科学精神已经开始慢慢建立起来了。

同理，这次扫帚可以立起来，据传是因为NASA提出的万有引力的变化。但是后面已经辟谣，NASA并没有相关报道。事实上，地球引力因素在这个问题里面，引起的变化微乎其微。

自由落体运动

这让我想起来一个很有趣的问题：

（上海物理模拟题）有一只熊掉到一个陷阱里,陷阱深19.617米，下落时间正好2秒。求熊是什么颜色的?

A：白色，北极熊

B：棕色，棕熊

C：黑色，黑熊

D：黑棕色，马来熊

E：灰色，灰熊

熊🐻

如果你知道答案，欢迎评论区留言。

提示：自由落体运动是初速度为零加速度为g的匀加速直线运动。

自由落体运动的加速度是个常量，称为重力加速度，用g来表示。矢量。

（1）方向：总是竖直向下

（2）大小：通常取

①同一地点，一切物体的重力加速度g都相同。

②不同地点，g值有微小差别——随着纬度的增加而增加，如两极最大，赤道最小；随着海拔高度的增加而减少，如距地面越高，g值越小。

地球重力加速度

下面我们继续分析扫帚问题，以工程结构为例，分析一二。

静平衡

经典力学认为，物体平衡需要满足条件：

平衡条件

上式表明，物体合力以及合力矩同时为零，则物体对该点既不运动，也不转动。

当然，还有一个前提条件，就是上述物体是刚体（弹性模量无穷大）。

典型的例子，比如低层建筑，我们一般不会担心它会倒塌（转动），但是随着高度的增加，我们就有足够理由，担心它会倒塌。

高层建筑

为什么会这样？

因为，随着高度的增加，建筑物绕支座（基础）的力矩（弯矩）急剧增大。

高层建筑受力特点

荷载

建筑高度与工程造价的关系

随着房屋高度（H）的增加，房屋的侧移以4次方的关系增大，因此，房屋的抗侧移刚度（EI）成为决定高层建筑结构方案应考虑的主要因素。

同理，关于扫帚为什么能立起来？因为我们担心它会倒。那么，只要我们骚气的操作（摆弄）一番，就可以找到这个平衡状态，保证扫帚的主动力矩（地球重力）和被动力矩（地面支持力）代数和为零。于是，它就立起来了。

“扫地僧”

假设我们轻轻推一下，或许它就到了，这说明水平力影响很大。这在高层建筑结构设计方面同样如此。目前世界上最高的建筑是沙特阿拉，吉达的王国大厦，高度1007；其次是阿联酋，迪拜的哈利法塔，高度828米。

世界高层建筑

这些超高层建筑，我们尤其担心它的倒塌问题。而倒塌的主要原因：水平荷载。具体来说，就是风荷载和水平地震波荷载。再具体的话，就涉及到更多复杂的问题了。

动平衡

动力学里面，我们认为物体匀速直线运动也是平衡状态。此处，原理同上。除此之外，还有一些并不是真正意义上的平衡问题，例如转子动平衡。

转自动平衡模型

由于转子材料的不均匀、制造的误差，结构的不对称等诸多因素，使转子存在不平衡质量。因此，当转子旋转后，就会产生离心惯性力F组成一个空间力系，使转子动不平衡。要使转子达到动平衡，则必须满足空间力系的平衡条件：

转自动平衡条件

如果满足以上力学平衡条件，我们就可以理解为转子达到动平衡。

在工程上，工作转速低于第一阶临界转速的转子称为刚性转子，大于第一阶临界转速的转子称为柔性转子。由于转子作高速旋转运动，所以需要平衡。静平衡主要用于平衡盘形转子的惯性力。

动不平衡

上图为三类转子不平衡状态。

当转子固有频率与不平衡激振力的频率重合时（临界转速），产生共振，转子挠曲增至最大。

转子挠曲临界转速是转子出现最大挠曲时的转速，转子这种挠曲变形远比轴颈振动显著；恒态（刚性）转子振型临界转速是轴颈出现最大振动时的转速，轴颈的这种振动远比挠曲变形显著。

动挠度曲线的形状和弯曲程度随转速而变化，当转速接近某临界转速时，该振型分量最大。所以，在某临界转速下运行时，转子的挠曲变形主要是该挠曲主振型，其它振型分量是次要的，这就是振型可以分离原理。

刚性转子的动平衡可以通过通用平衡机来平衡惯性力和惯性力偶，消除转子在弹性支承上的振动。柔性转子的平衡比较复杂，从原理上区分，有振型平衡法和影响系数法两类。

转子平衡机

综上所述，通过改变相关因素，可以使转子平稳转动。

总结

无论是静平衡还是动平衡，我们研究它，掌握其规律，使其更好的服务人类。想想我们坐在汽车🚗里面，不希望它颠簸的得太厉害吧。

科学规律一直在我们身边，运行了千年，我们揭示它，认识它，让人类更从容的立于天地之间，安于苍穹宇宙。

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五、扫把为什么能立起来？

一个物体是不是可以立起来，其实完全是由物体自身决定的。我们知道，物体只要越重，或者越宽，就越有可能站立起来。这当中并没有引力这个相关因素的影响，因为地球引力的变化相对于一个扫把来说影响并不大。

如果想要让扫把立起来，我们就需要看一下扫把的重心。我们知道，扫把的重心是更靠近扫把的底部（扫把头的这一端）。

如果我们想要让扫把立起来，就需要给扫把的重心找一个支撑，有了支撑，扫把就可以立起来。如果非要说的简单一点，我们可以这么去理解，尽可能地降低扫把的重心，让大部分的重量尽可能地集中在扫把底部（扫把头这一端），而且确保扫把是笔直的，还是放在足够平整的地面上，然后让扫把头的刷毛张开，就可以实现扫把立起来，这个过程复杂的主要不是原理，更多的是耐心。