一道高中物理题：坐在椅子上向后仰，到什么程度才会倒？

文：准已婚妇女

编辑：一个AI

坐在椅子上向后靠，总会不自觉地感觉想象椅子会翻，然后，然后，就真的翻了......

连人带椅子一起往后倒的那一瞬，除了后悔，大家有没有认真思考过这个问题：椅子到底向后仰到什么程度才会倒呢？油管一位名叫Grady Hillhouse的up主在他的视频里就给出了这个问题的答案。

令物体旋转的“力矩”

为了弄清楚整个问题，我们得先搞明白三个重点名词的意思：力，力矩和静力平衡。受过九年义务教育的同学应该都记得，力是物体间的相互作用，那，力矩是什么？

这得请出我们高中物理题的圣物：放在绝对光滑平面上的刚体小物块。

没有受到任何力的小物块，或者说所受合力为零的小物块，是静力平衡的。如果我们持续给它一个向右的力，小物块会一直向右加速运动，这时，它是静力不平衡的。

为了让它重新回到静力平衡的状态，我们需要再给小物块一个大小相同，方向相反的力。

但是，这两个力不仅需要大小相等，方向相反，它们还需要在同一直线上。如果这两个力不在一条直线上，小物块就会开始旋转，此时，我们就可以称这对力为力矩。

一个物体要保持平衡，不仅需要合力为零，也需要合力矩为零！

可以控制的平衡

当我们坐在椅子上，身体向后仰翘起半边凳子的时候，我们身体的重心（重力作用点）会绕着椅子后腿与地面接触的那一点旋转。

如果我们只是翘着凳子而脚不用力，重力就会在旋转点处产生一个顺时针方向的力矩。这个力矩会使我们以旋转点为中心旋转顺时针，让椅子的前脚重新回到地面上。

但是，百无聊赖的我们还是会用双脚撑地向后仰，地面给我们的支撑力会围绕旋转点产生一个逆时针的力矩，与重力产生的顺时针力矩相平衡。

此时，我们的力与力矩都可以在控制下达到平衡的。

悬在空中的平衡

但是，当我们继续向后仰，重心会绕着旋转点慢慢向后移，直到我们的重心移到了旋转点的正上方，我们就会遇到一个意外的平衡情况。

因为我们所受的所有力都处在同一条直线上了，所以力矩消失了。这时候，我们可以在空中维持这个微妙的平衡。这大概是翘椅子的人最享受的瞬间了。

但事实上这个状态很难维持，当中心继续向后移，变到旋转点的左边的时候，一瞬间，情况发生了难以逆转的改变——

失去平衡

一旦到达这个状态，重力就无法使你顺时针向前旋转了，而是会拖着你越来越往后仰。换句话说，它在旋转点处产生的力矩已经由顺时针变为了逆时针。

要命的是，我们的双脚只能产生支撑力，它能产生的还是逆时针的力矩——也同样只能让你仰的越来越厉害。

所以，无法得到顺时针的力矩来平衡，我们只能一直向后倒下去。

下次无聊的时候，找找那个临界点吧，也不失为一个杀时间的好方法呢。

友情提示：练习平（shuai）衡（dao）的时候，一定要记得保护好你的头。

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