皇家書院,“格物工坊”。晨光透過高窗,灑在寬大的工作臺(tái)上,映照著整齊擺放的工具和材料。
空氣中彌漫著新木料和桐油的清香。
二十余名身著靛藍(lán)儒衫的學(xué)童,圍坐在工作臺(tái)旁,目光灼灼地盯著講臺(tái)。
林臻一身玄色常服,身姿挺拔,楚惜靈靜立其側(cè),靛藍(lán)薄紗褙子襯得她清冷如月。
講臺(tái)上,擺放著幾件奇特的物件:一架精巧的黃銅天平秤,一根光滑的硬木撬棍,一組帶有支架的滑輪裝置,還有幾塊大小不一的石頭。
“今日講杠桿?!绷终槁曇舫练€(wěn),穿透工坊的寂靜。他拿起那根硬木撬棍,置于臺(tái)面,“此物名撬棍??汕藙?dòng)重物?!?
學(xué)童們屏息凝神。
“杠桿有三點(diǎn)?!绷终橹讣恻c(diǎn)著撬棍,“支點(diǎn)力點(diǎn)重點(diǎn)?!?
他取過一塊拳頭大的石頭,壓在撬棍一端(重點(diǎn))。手指按在撬棍另一端(力點(diǎn))。撬棍中央墊著一塊小木塊(支點(diǎn))。
“力點(diǎn)施力重點(diǎn)受力支點(diǎn)支撐。”林臻講解,“力點(diǎn)距支點(diǎn)遠(yuǎn)則省力。近則費(fèi)力?!?
他手指輕輕下壓。只見那沉重的石頭,竟被輕易撬起。
“哇!”學(xué)童們發(fā)出壓抑的驚呼,眼睛瞪得溜圓。
“李虎來試?!绷终榈馈?
李虎興奮地跑上前,學(xué)著林臻的樣子,手指用力下壓。石頭紋絲不動(dòng)。
“用力?!绷终榈?。
李虎憋紅了臉,使出吃奶的力氣,石頭才微微晃動(dòng)。
“為何本王輕松你費(fèi)力?!绷终閱?。
“殿下力氣大?!崩罨项^。
“非也?!绷终閾u頭,“看支點(diǎn)位置?!?
他示意李虎將支點(diǎn)木塊向重點(diǎn)方向挪近半尺。
“再試?!绷终榈?。
李虎再次下壓,這次只用了剛才一半的力氣,石頭便被撬起。
“咦!真的省力了!”李虎驚喜道。
“王睿可知為何?!绷终閱枴?
王睿眼睛發(fā)亮:“力點(diǎn)距支點(diǎn)遠(yuǎn)了。力臂長(zhǎng)了。故省力。”
“善。”林臻頷首,“力臂越長(zhǎng)越省力。此乃杠桿省力原理?!?
學(xué)童們恍然大悟,紛紛點(diǎn)頭。
“現(xiàn)在分組實(shí)踐?!绷终榈?,“每組一根撬棍一塊支點(diǎn)木一塊大石。目標(biāo)用最省力撬起石頭?!?
學(xué)童們立刻分組行動(dòng)。李虎、王睿、趙婉兒、周平一組。他們領(lǐng)到一根撬棍,一塊沉重的青石,和一塊可移動(dòng)的支點(diǎn)木。
“快!把支點(diǎn)木挪遠(yuǎn)點(diǎn)!”李虎迫不及待地指揮。
“等等?!蓖躅r住他,“支點(diǎn)木挪遠(yuǎn),力臂是長(zhǎng)了,但撬棍可能夠不著石頭。得先找準(zhǔn)支點(diǎn)位置?!?
“對(duì)?!壁w婉兒點(diǎn)頭,指著青石底部,“支點(diǎn)要墊在石頭下面邊緣?!?
周平連忙將支點(diǎn)木塞到青石邊緣下方。
“我來按!”李虎搶著握住撬棍末端(力點(diǎn)),用力下壓。青石微微晃動(dòng),卻沒被撬起。
“不行太重了?!崩罨⒋瓪?。
“支點(diǎn)再往外挪一點(diǎn)?!蓖躅S^察著,“力臂還不夠長(zhǎng)。”
周平將支點(diǎn)木向外挪了半寸。
“再試?!蓖躅5?。
李虎再次用力,青石被撬起一個(gè)小角度。
“動(dòng)了動(dòng)了!”趙婉兒拍手。
“還不夠高?!蓖躅0櫭?,“支點(diǎn)再挪?!?
支點(diǎn)木又向外挪了半寸。這次,李虎稍一用力,青石便被輕松撬起一個(gè)明顯的角度。
“成功了!”四人歡呼。
其他組也陸續(xù)成功,工坊內(nèi)響起此起彼伏的歡呼聲和撬棍落地的“砰砰”聲。孩子們興奮地比較著誰的石頭大,誰用的力氣小,對(duì)杠桿的神奇力量驚嘆不已。
實(shí)踐完畢,林臻走到滑輪組前。
“杠桿可省力亦可變向?!彼钢喗M,“此乃定滑輪動(dòng)滑輪。”
他演示:將繩子繞過定滑輪,一端系上重物,另一端拉動(dòng)。重物上升,但拉力方向改變。
“定滑輪不省力只改變方向。”林臻道。
他又將繩子繞過動(dòng)滑輪,一端固定,另一端拉動(dòng)。
拉動(dòng)繩子,動(dòng)滑輪帶著重物上升。
“動(dòng)滑輪可省力約一半?!绷终榈溃耙蛑匚镉蓛晒衫K子分擔(dān)?!?
“那用兩個(gè)滑輪呢?!蓖躅C翡J地問。
“可組合?!绷终閷⒍ɑ喓蛣?dòng)滑輪組合成滑輪組,繩子依次繞過。拉動(dòng)繩子,重物輕松上升。
“哇!更省力了!”學(xué)童們驚嘆。
“滑輪組繩股數(shù)越多越省力。”林臻總結(jié),“然繩越長(zhǎng)拉動(dòng)距離越遠(yuǎn)?!?
“省力費(fèi)距離?!蓖躅A⒖填I(lǐng)悟。
“善。”林臻贊許。
最后,林臻走到天平秤前。
“此乃天平?!彼溃疤厥飧軛U等臂支點(diǎn)居中?!?
他在天平兩端托盤各放一枚銅錢。天平平衡。
“兩端重量相等?!绷终榈馈?
“那放兩枚呢?!崩罨?。
林臻在左盤加一枚銅錢。左盤下沉。
“左重右輕?!壁w婉兒道。
“如何平衡?!绷终閱?。
“右盤加一枚?!敝芷降馈?
林臻在右盤加一枚銅錢。
天平恢復(fù)平衡。
“兩端重量再次相等。”林臻道,“此乃等臂杠桿權(quán)衡公平?!?