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三人扛木头,怎样才能成功过河?不懂物理知识千万不要随便试!

有这样一幅流传甚广的漫画,漫画上有三个人,为了过一条河沟,于是扛着一根木头,然后如图所示就都跨过了河沟。此图的意义非凡,主要强调的是团结的力量和团队的合作精神,合作才能共赢。团结就能克服困难,共度难关。

如果我们从物理的角度来分析一下,看似这个图确实体现了团结的力量,但是,中学物理力学知识告诉我们,三个人所承担的力是不同的,虽然团结合作,但是有人需要出力多,有人需要出力少,如果不合理安排人力是无法成功过河的。下面我们就从中学物理力学“受力角度”以及“杠杆”知识来解答一下到底每个人的出力情况是如何分配的。

中学物理研究每一个物理问题时,都需要理想模型化,对于此案例我们也需要先理想化处理,我们假设三人所扛的木头不计重力,为轻杆,三个人的重力都相同,三人扛木头时的间距也都相同。然后我们对四幅图依次受力分析。

第一个图,由于是轻杆,三个人对木头的支持力为零,即三人出力都为零。

第二个图,以最左边人为支点,则中间人施加的向上的支持力为动力,最右边人的重力为阻力,根据杠杆平衡公式,可以求出中间人出力为“人的重力的两倍”。

第三个图,根据受力平衡可知,最左边和左右边人施加的向上的支持力为“人的重力的一半”。

第四个图,以最右边人为支点,则中间人施加的向上的支持力为动力,最左边人的重力为阻力,根据杠杆平衡公式,可以求出中间人出力也“人的重力的两倍”。

那么,第二个图和第四个图中两边的人各出力多少呢?我们看下面分析:

此时,以中间的人为支点,第二个图和第四个图中的杠杆受力以及力臂分析如上图,可以求出两边的人所出力都等于人的重力。

从上面两图的分析可以看出来,中间的人出力最多,最累!也同时显示了中间人的重要性,如果这个人的力量不足以支撑两个人的重力,整个团队都将过河失败!

但是现实生活中并不存在轻杆,木头的重力一般都很重,而现实中可以找到相同重力的人,所以,我们暂且假设三个人的重力都相同,间距也都相同,但是不忽略木头的重力。则受力分析和杠杆分析如下图所示:

第一个图,由于三个人均分木头重力,所以每个人对木头的支持力都等于木头重力的三分之一。

第二个图,如果以最左边的人为支点,则中间人施加的向上的支持力为动力,最右边人的重力与木头重力的合力为阻力,此时阻力的作用点如图所示,已经不在最右边人的肩上。此时中间人出力大于最右边“人的重力与木头重力的总重力”!

第三个图,根据受力平衡可知,最左边和左右边人施加的向上的支持力为“人的重力和木头重力的一半”。

第四个图,以中间人为支点,根据杠杆平衡公式,可以求出最右边人出力小于“人与木头的总重力”,也就是说第二个图中的最左边人出力也是小于“人与木头的总重力”!

也就是说,此时,依然是中间人出力最多!

所以说,要想三个人扛着木头成功过河沟,必须进行合理安排人力,中间人必须采用力量大的人!最好能提前计算一下在过河过程中每个人需要出的最大力以及每个人的最大承受力。

通过以上中学物理知识解释,我们可以看出来,对于一个团队来说,想要克服困难,团结是非常重要的,但是必须进行“合理的科学化量力安排”才能真正成功!“不合理不科学化的错力分配”有可能导致失败!

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