不倒翁的结构及其原理

不倒翁的结构及其原理,第1张

结构

不倒翁为空心壳体,重量很轻;下半身是一个实心的半球体,重量较大,不倒翁重心就在半球体之内。下面的半球体和支承面之间有一个接触点,这个半球体在支承面上滚动时,接触点的位置就要发生改变。不倒翁始终用一个接触点站立在支承面上,它永远是一个独脚体。

原理

上轻下重的物体比较稳定,也就是说重心越低越稳定。当不倒翁在竖立状态处于平衡时,重心和接触点的距离最小,即重心最低。偏离平衡位置后,重心总是升高的。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。

由于锥体的形状和两边轨道的形状,使它的重心在下降,但看起来好像在上升,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。

扩展资料:

不倒翁受力分析

1、不倒翁平衡的受力情况。 不倒翁在桌面上,受到两个外力的作用:一个是重力G,地球对不倒翁的吸引力;另一个是支持力,桌面对牛球体的反作用力。根据物体的平衡条件,只要这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上,不倒翁就能够保持平衡的状态。

2、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。

参考资料来源:百度百科-不倒翁

不倒翁没有固定的代表图案。

不倒翁为空心壳体,重量很轻。下半身是一个实心的半球体,重量较大,不倒翁的重心就在半球体之内。

下面的半球体和支承面之间有一个接触点,这个半球体在支承面上滚动时,接触点的位置就要发生改变。不倒翁始终用一个接触点站立在支承面上,它永远是一个独脚体。

扩展资料:

不倒翁力学原理在人们的生产生活中有着广泛的应用。在建筑设计、玩具制造、生活用品、汽车结构设计以及体育健身等方面,不倒翁原理不仅带给了人们乐趣。

人们还对上轻下重的物体因重心低而更加稳定"加以充分利用,较大的提高了各种设施的常见的不倒翁玩具、不倒翁式水杯、不倒翁式沙袋。

在玩具、生活用品、体育器材方面,不倒翁杯为涉及一种杯状盛物的器皿,其特征是:上轻下重内空,加厚的圆弧形底部,重量集中于杯体底部中心,底部接触面很小,移动时杯体可摇晃。

不倒翁沙袋是一种常见的体育锻炼器械,它依靠其铁质材料的底盘来稳定重心,使绝大部分的重量都集中在很低的位置,上部仅为很轻的软质泡沫或其他物质,即使受到较强的外力作用,沙袋也不会倾倒。

参考资料来源:百度百科—不倒翁

不倒翁不倒跟它的整体构造有关。不倒翁整个身体都是很轻的,但它的底部有一块比较重的铅块,因此,整个不倒翁的重量几乎都集中在底部,也就是说,它的重心,是物体所受重力的合力作用点,是很低的。另一方面,就是不倒翁的底面是一个半球形,所以很容易摆动。当不倒翁倾斜到一边的时候,它的支点,可以说是不倒翁和桌面的接触点,也会跟着变动,这个时候,重点也就会跟支点不在同一条直线上。为了恢复原位,不倒翁会在重力的作用下,绕支点摆动,一直到停止为止。不倒翁倾斜的程度越大,支点与重心的水平距离就会越来越大,不倒翁的摆动的幅度也会随着大,它要恢复到原来的位置趋势的时候也就会越显著。所以,即使怎么推,不倒翁也不会倒下去。其实对于任何物体来说,重心越低,底面积越大,它就越稳定。例如,装了半瓶水的瓶子也很稳定,而空瓶子或是装满水的瓶子就容易翻倒;平放好的砖头就比竖立的砖头稳定,也就是正因为这个道理,人们在推放物品时,总是将重的东西放在下面,而把轻的东西放在上面。


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