将两个重量相等的物体放置在天平两端的托盘上，天平为什么能平呢？

这听起来似乎是一件理所当然的事情，因为天平是一个等臂杠杆，放置在两端托盘上的物体若是重量相等，天平当然应该是平的啦。真是这样吗？再仔细想一想。“天平是一个等臂杠杆”，这句话是有一个前提的，这个前提就是放置在天平两端托盘上的物体必须精确地放置在相同的位置上，比如都放置在天平托盘的中心。如果一侧的物体放置在托盘的中心，而另一侧的物体放置在偏离托盘中心的位置上，那么两边的力臂就不相等了，天平也就不应该是平的了。

但实际情况是，无论你将物体放置在天平托盘的哪个位置上，哪怕一个放置在托盘最内侧的边缘上，一个放置在托盘最外侧的边缘上，只要两个物体质量相等，天平就一定是平的。

为什么会这样呢？因为天平可不是一个单纯的等臂杠杆这么简单，真正的天平其实是像下图这个样子的。天平两侧的托盘是连接在黄色竖梁上的，它们之间的连接是固定不可转动的。之后黄色竖梁连接着两根灰色横梁，它们之间的连接是活的、可以转动的。灰色横梁的中心点又与红色竖梁相连，它们之间的连接同样是活的、可以转动的。

天平为什么要设计成这个样子呢？是为了消除物体摆放在托盘上时所产生的力偶矩。

什么是力偶矩呢？请注意上面的天平原理示意图，当一个绿色砝码摆放在左侧托盘上时，砝码自身的质量会将托盘向下压，而托盘并没有掉下去是因为托盘所连接的黄色竖梁给了托盘一个支撑力。黄色竖梁所给予的支撑力与砝码自身的重力是大小相等、方向相反的，但这两个力之间有一个问题，就是不共线，也就是说这两个力不在一条直线上，一个在左边，一个在右边。

这样一对大小相等、方向相反且不共线的力就被称之为“力偶”，而力偶矩就是力偶的力矩。

如果你已经忘了这些物理名词，也不要紧，只需要知道这样两个大小相等、方向相反且不共线的力会致使托盘逆时针转动。但托盘没有转，为什么呢？因为托盘将这股转动的力量传递给了黄色竖梁。黄色竖梁在接收了这股力之后，本应该产生同样的逆时针转动，但它也没有转，因为它又将这股力量传递给了灰色横梁。

灰色横梁在受力之后本应该出现移动，但因为它的中心点与红色竖梁相连，所以红色竖梁给给与灰色横梁一个相反的作用力。

也就是说上下两根灰色横梁所受的力又传递给了红色竖梁。此时红色竖梁受到了一个上方灰色横梁给予的向左的力和一个下方灰色横梁给予的向右的力，所以它也应该进行逆时针转动，而没有转的原因就是它固定在了下方的底座上，而底座恰好又足够重，所以将这股转动的力消化掉了。

由摆放位置差异所产生的力偶矩被天平的特殊结构消化掉了，现在天平上就只剩下一个作用力了，这个力就是砝码所施加给天平的向下的力，而这个力的作用点就在托盘与黄色竖梁的连接处。

也就是说无论将物体摆放在托盘的哪个位置上，最后唯一的力的作用点都在黄色竖梁与托盘的连接处上，所以两侧的力臂一直都是相等的。由此可见，天平的设计是动了心思的，其实在我们身边有很多东西，表面上看起来很简单，细想起来都蕴含着很多物理学原理。