不倒翁原理

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不倒翁,原理
不倒翁原理

不倒翁之所以不会倒,就是因为不倒翁的整个身体都很轻,只是在它的底部有一个较重的东西(铅块或铁块)因此,它的重心很低.另一方面,不倒翁的底面积大而圆滑,容易摆动.当不翁向一边倾斜时,由于支点(和桌面的接触点)发生变动,重心和支点就不再在同一条重垂线上了,这时重力的作用会使它绕支点摆动,使不倒翁恢复正常的位置.不倒翁倾斜的程度越大,支点离开重心的水平距离就越大,重力产生的摆动效果将随着增加,使它恢复原位的趋势也就越显著,所以不倒翁是永远推不倒的. 形体结构

不倒翁为空心壳体,重量很重;下半身就是一个实心的半球体,重量很大,不倒翁的战略重点就在半球体之内。下面的半球体和车轴面之间存有一个接触点,这个半球体在车轴面上翻转时,接触点的边线就要出现发生改变。不倒翁始终用一个接触点俯卧在车轴面上,它永远就是一个唇兰属体。 稳定性

不倒翁在受外力的促进作用时,就要失去平衡,而在外力除去后,不倒翁能够自行答复至平衡状态,这表明不倒翁具备一种抵抗外力阻碍保持平衡的能力,这就是均衡的稳定性。这种抵抗阻碍保持平衡的能力的构成,必须从不倒翁的受力情况来看。 受力情况

第一,不倒翁均衡的受力情况。不倒翁在桌面上,受两个外力的促进作用:一个就是重力g,地球对不倒翁的吸引力;另一个就是支持力,桌面对牛球体的反作用力。根据物体的平衡条件,只要这两个力大小成正比、方向恰好相反、促进作用在一条直线上,不倒翁就能保持平衡的状态。

第二,不倒翁倾斜的受力情况。不倒翁倾斜时受到两个力矩的作用,我们称外力的作用为干扰,外力形成干扰力矩;另一个叫抵抗力矩,由自身的重力形成。本来不倒翁是 四肢的,由于外力的促进作用,外力对不倒翁与做成面的接触点产生力矩,并使不倒翁弯曲,超越原来的均衡。此外,本来重力就是不产生力矩的,因为本来不倒翁就是四肢的,重力的促进作用线和支点坐落于同一直线上,力矩为零。由于外力的促进作用,不倒翁弯曲,半球体向一侧翻转,接触点随之移动,构成了代莱接触点,即为构成了代莱支点,此时重力的促进作用线和原支点无此同一直线上,因而构成力矩,这就是抵抗力矩。正是由于抵抗力矩的构成和发展,抵抗和阻止了外力的阻碍促进作用。抵抗力矩的方向和阻碍力矩的方向刚好恰好相反,同时随着不倒翁弯曲的角度不断减小,战略重点促进作用线的偏移量也不断减小,抵抗力矩的量值也不断减小,当抵抗力矩等同于阻碍力矩时,不倒翁就步入代莱平衡状态--弯曲的平衡状态,此时外力的阻碍促进作用也就宣告暂停。由此可知,不倒翁受外力阻碍后,旧有的均衡毁坏了,但代莱均衡随之构成,不倒翁可以


unclear地保持平衡,虽然均衡的方式相同,但均衡的本质维持不变,这种就是动态平衡。第三,不倒翁复原的受力情况。从势能角度考量,势能高的物体比较稳定,物体一定会向着势能高的状态变化。当不倒翁折断的时候,由于分散了大部分战略重点的底座被压低,导致势能减少,所以不倒翁必须答复原来的边线。从杠杆原理来说,不倒翁折断时,战略重点的作用点一直处在端部,不管支点在哪里,虽然底座的力臂较短,但是力矩=*力臂,不倒翁还是可以因为底座那头力矩小而答复至原来边线。此外,不倒翁底部为圆形,摩擦力大,易于不倒翁返回原来边线。

在以上的整个过程中,建立新的平衡是其中主要的问题,因为只有如此才能抵制外力的干扰,而回复原有的平衡则是次要问题,因为此时外力的干扰已经去除。在整个过程中不倒翁始终保持平衡的属性,这便是"平衡的稳定性" 力学原理

综上所述,这个原理的要点在于:使重力的作用线偏离支点,使重力对支点产生力矩,即抵抗力距。由于不倒翁倾斜的角度不断增大,重力作用线的偏移量随之增大,抵抗力矩也随之增大,最终实现和外力力矩的平衡,不倒翁抵抗外力干扰、保持平衡的能力就是这样形成的。

恭毅瓦瓦孔的物体比较稳定,也就是说战略重点越高越平衡。当不倒翁在立起状态处在均衡时,战略重点和接触点的距离最轻,即为战略重点最高。偏移平衡位置后,战略重点总是增高的。因此,这种状态的均衡就是稳定平衡。所以不倒翁无论如何左右摇摆,总是高手如云的。再比如说像是我们在科技馆看见的“锥体上滑”实验,也就是这个道理,由于锥体的形状和两边轨道的形状,并使它的战略重点在上升,但看上去似的在下降,向上滑与生活中的事实不合乎。但它只是一种骗人像是,看见它的本质,还是战略重点减少了,因此战略重点越高越平衡。在生活中为减少物体的稳定性,我们常使用减轻下面的重量,例如电扇底座、话筒架、公共汽车站牌等。

利用重心这种特点,还可以做许多有趣的实验和解释一些现象。如可以做一个斤头虫,把一粒胶囊打开,装入一个小滚珠,即可来回翻跟头。我们常见一个盒子只放在桌上一点,但却不掉下去,这是因为盒子靠桌子的一头,是"重心"所在,所以盒子悬空,但不掉下来。走钢丝的杂技演员,手持平衡棒也是为降低重心,达到平衡的目的。一、力学原理 最常用的不倒翁就是纸身、泥底,即为用纸浆灌模或用废纸粘糊成形,再用泥土 成半圆形的底座,将二者黏合不好之后,再在外表拌上净纸,施予彩绘而变成;也有的用木头搞底,底部中心紧固上铁块和小石子;除了用小葫芦挖出净内瓤,内部烧铅制成的"";今天除了用鸡蛋壳、旧有乒乓球制成的小不倒翁。所有的这些不倒翁都存有相同的特点:上半身为空心壳体、下半身就是一个实心的半球体,底部为圆形。这些特点并使它们具备了一致的基本力学结构,都能够达至“不好像”的效果。


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