[动手做]挑战不可能--钉子杂技

来源：中国青少年科技辅导员协会

用几根长钉子，让你的朋友见识一下什么叫挑战不可能！！

面向对象

小学高年级和初中低年级

实验材料和准备

● 9根大钉子（长度100 mm左右的）

● 1个帮忙的朋友

▲你能将8根钉子立在1个钉子头上吗？

活动步骤

（1）用手拿着1根钉子，注意钉子头（扁头一边）要朝上。让给你帮忙的朋友把另一根钉子横放在你拿的钉子头上，并让钉子保持平衡。可能你的朋友可以做到，但是你们会发现，这是有一定难度的。

（2）让你的朋友将8根钉子都平衡在手里的1根钉子头上。除非他们知道秘诀，否则他们多半是没法完成的。

（3）现在就告诉你秘诀是怎么回事！

（4）将1根钉子平放在一个平面上，例如桌子上。

（5）然后将另一根钉子搭在刚才那根钉子上，做成大写字母“L”型，就好像第2根钉子是在用第1根钉子当枕头睡觉。

（6）用另一根钉子重复以上步骤，只不过这次钉子的朝向与刚才那根钉子是反方向。现在这3根钉子应该组成了大写字母“T”的形状。2根“睡觉”的钉子头应该是彼此靠近的。

（7）再拿2根钉子重复以上两个步骤，如图所示，这2根钉子要与之前2根钉子隔开一定距离。

▲将几根钉子叠压起来

（8）最后再拿2根钉子重复以上步骤，这2根钉子的位置要靠在最初那根“枕头”钉子的末端，也就是钉子尖附近。现在所有钉子看起来就像是2个大写字母“E”背靠背贴在一起的样子，所有的钉子头都一个挨一个的叠靠在同一个“枕头”上。

（9）将最后一根钉子平放在所有“睡觉”的钉子上所有钉子头的位置。这样这根钉子应该是与“枕头”钉子平行的，但是这根钉子的扁头部分是与“枕头”钉子反方向的。

（10）这样摆放好钉子后，最上面的钉子就将所有“睡觉”的钉子固定在一个地方，每个“睡觉”钉子的“脖子”部分都被“锁住”了。

（11）小心地将枕头钉子和最上面的钉子同时拿起来。“睡觉”的钉子就会自然地向下倾斜，就像屋顶一样，但是并不会掉下来。

（12）试试将所有这些钉子平稳地摆在你朋友手中的那根钉子上。怎么样，成功了吗？

▲现在要小心了

活动概述

如果你考虑到物体所受的推力和拉力，那么你就可以明白为什么一个物体会移动、会掉落、会改变运动方向或者改变自身形状。例如，你的钉子就是由某些力而变成现在的形状，这些力阻止钉子结构中的每根钉子推离彼此，这就使其成为了一个整体。还有一种力，会将它们拉向地球的方向，这种力被称为地心引力。

在我们的实验中，你按照一定模式将钉子排列起来，在这种情况下，所有的钉子就被“锁”住了。即使钉子再重一些也没关系（这只是意味着地心引力要施加在具有更多质量的物体上）——将物体中原子聚集在一起的力会更用力地向回推，这样就使它们更紧密地待在一起。艾萨克·牛顿用一条定律描述这种现象：每一个作用力都有大小相同、方向相反且作用在不同物体上的反作用力。

当所有钉子的质量平均分布在一个点的各个方向时，这个点被称为“质心”，地心引力施加在各个方向上的力都是一样的，不会一边比另一边受力更强。这种力的平衡就意味着钉子不会移动，这样就使它们停留在一个地方而不会掉到地板上。

活动应用

工程师必须按照建筑师的设计图计划施工，这样不仅很有效，而且也会更安全。没有人会希望他们的房子在建好后遇到的第一场暴雨中就倒塌。

工程师们在清楚了解力的方向后，就可以确定一个建筑物不同部分的重量、体积和形状。同时，它们还需要清楚知道不同建筑材料的特性。

现今世界上最高的建筑物是位于迪拜的迪拜塔（Burj Khalifa），建筑物高为828米。这座建筑物之所以可以达到这种高度，是因为工程师将其形状设计为“Y”字形。

不久之后，众多现代工程师将会在沙特阿拉伯建成一座更高的建筑物。这座建筑物被称为王国塔（Kingdom Tower），设计高度达到1600米，这座高塔建成后将直冲云霄，问鼎世界最高建筑物。

（来源：中国科技教育）

中国青少年科技辅导员协会

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