【#第一文档网# 导语】以下是®第一文档网的小编为您整理的《不倒翁原理》，欢迎阅读！
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*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 做成半圆形的底座，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"葫芦";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。 本文来源：https://www.dywdw.cn/bd885550b4360b4c2e3f5727a5e9856a5612269c.html
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2024-03-29
