关键概念
物理学
平衡
重力
质心
引言
你有没有遇到过看起来几乎太容易尝试，但结果却出奇地困难，甚至是不可能的挑战？这项活动以有趣的方式挑战你。像拿起一块糖果这样简单的事情，可能比看起来要困难得多。找出为什么有些动作比你预期的更难，然后诱骗你的朋友尝试。用你惊人的物理定律知识让他们震惊——但最重要的是，玩得开心！
背景
重力是作用于任何两个质量之间的力，但只有当至少其中一个质量非常巨大时，你才会注意到它，例如地球的质量（约为 5.97 x 1024 公斤）。我们每天都会遇到地球重力的影响。重力阻止你跳跃时漂浮到太空中，使物体在你松开它们时落到地面，并使你很难单脚站立而不摔倒。在平衡或跳跃时，重力作用于我们，就好像我们身体的所有质量都挤压到一个点上，而重力拉动那个点。这个点称为质心，身体质量的分布决定了它的位置。如果你还是个孩子，当你站立时，你的质心通常位于肚脐下方。背着沉重的背包会使你的质心向上移动，因为更多的质量现在位于你身体的上部。向左倾斜会将你身体的一部分质量向左移动，因此你的质心也会向左移动。同样，向前倾斜会使其向前移动。随着你的成长，你的质量分布会发生变化，质心也会相应移动。成年女性的质心往往保持较低，而大多数成年男性站立时质心都高于肚脐。
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为什么这很重要？如果我们的质心直接位于支撑我们的任何物体（我们的脚、椅子等）之上，我们会感到平衡。如果不是，我们会感到不平衡，需要做些什么，否则我们会倾倒并摔倒。这项科学活动中的挑战让您体验到这一点。来吧，亲身感受一下吧！
材料
可倚靠的墙壁
伙伴
带包装的糖果
尺子（可选）
没有扶手和直背的椅子（可选）
准备
收集你的材料，并带你的伙伴到你将进行测试的地点。
步骤
背靠墙站立，脚后跟贴墙，双脚并拢。
让你的伙伴将一块糖果放在你脚前约 30 厘米（约一英尺）的地方。你认为你可以在不弯曲膝盖或移动双脚的情况下捡起糖果吗？
试试看。你成功了吗？你的预测正确吗？
远离墙壁站立，双脚并拢，再将一块糖果放在你脚前约 30 厘米的地方。你认为你现在可以捡起糖果吗？记住，你不允许弯曲膝盖或移动双脚。
试试看。你成功了吗？后一个挑战比前一个挑战更容易还是更难？为什么会这样？
对于下一个挑战，挺直站立，双脚着地，远离墙壁。你可以弯曲膝盖，但保持双臂贴近身体。你可以在不移动右脚的情况下抬起左脚吗？你认为如果你右侧靠墙可以做到这一点吗？
右侧靠墙站立，使你的脚、臀部、手臂和肩膀接触墙壁。你可以弯曲膝盖。你可以在不移动右脚的情况下抬起左脚吗？为什么靠墙站立会有如此大的不同？
额外挑战： 坐在没有扶手和直背的椅子上，背部挺直，双脚平放在地面上，双手放在大腿上。现在尝试站起来，保持背部垂直，双手放在大腿上，双脚放在地面上。你能做到吗？为什么这会如此困难？
额外挑战： 此挑战需要你身后和前方有空旷的空间。弯腰抓住你的脚趾，膝盖稍微弯曲。现在尝试跳跃，先向前跳，再向后跳。哪一个更容易，为什么会这样？提示：观察当你正常向前或向后跳跃时，你的质心（或你的质量分布）如何移动。想想当你弯腰抓住脚趾时与站立时，你的质量分布有何不同。这会如何影响你的质心的位置？这如何使特定的跳跃变得困难？
观察和结果
完成其中一些看似简单的挑战是否出乎意料地困难？
每个人（和每个固体物体）都有一个质心。这个点的位置决定了你（或固体物体）是平衡的还是会倒下。当你靠墙站立时，你的质心位于你的脚上方，所以你是平衡的。当你弯腰时，你的头部和躯干的质量向前移动。结果，你的质心向前移动并远离你的脚；你感觉自己快要失去平衡并摔倒。你可以通过向前移动一只脚来挽救自己，使你的质心落在你的两脚之间——但这是挑战中不允许的。不可能捡起那块糖果！物理定律阻止了它。如果没有墙壁在你身后，你可能可以捡起糖果。你是否注意到你在弯腰时向后推了你的臀部以进行平衡？这使你的质心保持在你的脚上方，并帮助你保持平衡。
当你试图单脚站立时，也发生了类似的事情。正如你可能注意到的，没有墙壁时，你可以轻松地抬起左脚。但是，当你右侧靠墙站立并试图抬起左脚时，你却无法做到。你的质心位于你的双脚所跨越的区域之上。由于墙壁在你右侧，你无法通过向右倾斜来将你的质心向右移动，使其在你抬起左脚时位于你的右脚上方。
如果你尝试了额外的挑战，你可能会被困在椅子上，无法向前跳跃一次——尽管向后跳跃是可能的。这些挑战的设置方式使得某些质心移动是不允许的，或者迫使你失去平衡。你不允许在从椅子上站起来时向前弯腰，并且在向前跳跃之前向前倾斜会让你失去平衡。
更多探索
马戏团科学：如何平衡任何物体，来自《大众科学》重心，来自 ExplainThatStuff
重心实验：孩子们使用重力超越成年人！，来自 Bright Hub Education
“X”标记位置：寻找质心，来自《大众科学》适合所有年龄段的科学活动！，来自科学伙伴
本活动由科学伙伴合作推出
