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不倒翁为什么不会倒的原因.docx

上传人:lajie 2022/1/21 文件大小:32 KB

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文档介绍

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其次,不倒翁倾斜的受力状况。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;另一个叫反抗力矩,由自身的重力形成。原来不倒翁是
直立的,由于外力的作用,外力对不倒翁与制成面的接触点产生力矩,使不倒翁倾斜,打破原来的平衡。此外,原来重力是不产生力矩的,因为原来不倒翁是直立的,重力的作用线和支点位于同始终线上,力矩为零。由于外力的作用,不倒翁倾斜,半球体向一侧滚动,接触点随之移动,形成了新的接触点,即形成了新的支点,此时重力的作用线和原支点不在同始终线上,因而形成力矩,这就是反抗力矩。正是由于反抗力矩的形成和发展,反抗和制止了外力的干扰作用。反抗力矩的方向和干扰力矩的方向正好相反,同时随着不倒翁倾斜的角度不断增大,重心作用线的偏移量也不断增大,反抗力矩的量值也不断增大,当反抗力矩等于干扰力矩时,不倒翁就进入新的平衡状态--倾斜的平衡状态,此时外力的干扰作用也就宣告停止。由此可知,不倒翁受到外力干扰后,原有的平衡破坏了,但新的平衡随之形成,不倒翁可以接续地保持平衡,虽然平衡的方式不同,但平衡的本质不变,这种便是动态平衡。第三,不倒翁复原的受力状况。从势能角度考虑,势能低的物体比较稳定,物体肯定会向着势能低的状态改变。当不倒翁倒下的时候,由于集中了大部分重心的底座被抬高,造成势能增加,所以不倒翁要回复原来的位置。从杠杆原理来说,不倒翁倒下时,重心的作用点始终处于端部,不管支点在哪里,虽然底座的力臂较短,但是力矩=力_力臂,不倒翁还是会因为底座那头力矩大而回复到原来位置。此外,不倒翁底部为圆形,摩擦力小,便于不倒翁回到原来位置。










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,即反抗力距。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,反抗力矩也随之增大,最终实现和外力力矩的平衡,不倒翁反抗外力干扰、保持平衡的实力就是这样形成的。










不倒翁的原理介绍
上轻下重的物体比较稳定,也就是说重心越低越稳定。当不倒翁在直立状态处于平衡时,重心和接触点的距离最小,即重心最低。偏离平衡位置后,重心总是上升的。因此,这种状态的平衡是稳定平衡。所以不倒翁无论如何摇摆,总是不倒的。再比如像我们在科技馆看到的“锥体上滚”试验,也是这个道理,由于锥体的形态和两边轨道的形态,使它的重心在下降,但看起来似乎在上升,向上滚与生活中的事实不符合。但它只是一种假像,看到它的本质,还是重心降低了,因此重心越低越稳定。在生活中为增加物体的稳定性,我们常采纳加重下面的重量,如电扇底座、话筒架、公共汽车站牌等。
利用重心这种特点,还可以做很多好玩的试验和说明一些现象。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








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