一、不倒翁的原理
上輕下重的物體比較穩定,也就是說重心越低越穩定。當不倒翁在豎立狀(zhuang)態(tai)處于平(ping)衡時,重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)和(he)接觸點的距離最(zui)(zui)小,即重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)最(zui)(zui)低(di)。偏離平(ping)衡位(wei)置(zhi)后,重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)總(zong)(zong)是(shi)(shi)升(sheng)高的。因此(ci)(ci),這(zhe)種狀(zhuang)態(tai)的平(ping)衡是(shi)(shi)穩(wen)定(ding)平(ping)衡。所以不倒(dao)翁(weng)無論(lun)如何搖擺,總(zong)(zong)是(shi)(shi)不倒(dao)的。再比如像我們在科技館(guan)看到的“錐體(ti)上滾”實(shi)驗(yan),也是(shi)(shi)這(zhe)個道理,由于錐體(ti)的形(xing)狀(zhuang)和(he)兩(liang)邊軌道的形(xing)狀(zhuang),使它(ta)的重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)在下降(jiang),但(dan)(dan)看起來好像在上升(sheng),向(xiang)上滾與生(sheng)活中的事實(shi)不符合。但(dan)(dan)它(ta)只是(shi)(shi)一種假像,看到它(ta)的本質(zhi),還是(shi)(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)降(jiang)低(di)了,因此(ci)(ci)重(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心(xin)越低(di)越穩(wen)定(ding)。
二、不倒翁原理在生活中的應用
不(bu)倒翁(weng)(weng)力學原理(li)在人們(men)的(de)生產生活中有著廣泛的(de)應用。在建(jian)筑設(she)計、玩(wan)具制造、生活用品、汽車結構設(she)計以及體育健身等方面,不(bu)倒翁(weng)(weng)原理(li)不(bu)僅帶給了人們(men)樂趣(qu),人們(men)還對(dui)"上輕(qing)下重(zhong)的(de)物體因重(zhong)心低而(er)更加穩定"加以充分利用,常見的(de)有不(bu)倒翁(weng)(weng)玩(wan)具、不(bu)倒翁(weng)(weng)式水杯、不(bu)倒翁(weng)(weng)式沙袋。
在玩具、生活用品、體育器材方面,不倒翁杯為涉及一種杯狀盛物的器皿,其特征是:上輕下重內空,加厚的圓弧形底部,重量集中于杯體底部中心,底部接觸面很小,移動時杯體可搖晃。不(bu)倒(dao)翁沙袋是一(yi)種常見的(de)體育鍛煉器械,它依(yi)靠其(qi)鐵(tie)質材(cai)料的(de)底盤來穩定重心,使(shi)絕大部(bu)分的(de)重量都集中(zhong)在很(hen)低(di)的(de)位置(zhi),上(shang)部(bu)僅為很(hen)輕的(de)軟質泡沫或其(qi)他(ta)物質,即使(shi)受到(dao)較(jiao)強的(de)外力作(zuo)用,沙袋也不(bu)會傾倒(dao)。類似(si)的(de)還有(you)電扇底座、話筒架、公(gong)共汽(qi)車站牌(pai)等。
在建筑設計、汽車(che)結構方面,有1300年(nian)歷(li)史的西安小雁塔(ta)(ta)(ta),歷(li)經幾十次(ci)地(di)(di)(di)震(zhen)而(er)不倒(dao),史載大地(di)(di)(di)震(zhen)曾使(shi)其(qi)(qi)3次(ci)開(kai)裂(lie)又3次(ci)復合,尤其(qi)(qi)是(shi)(shi)1556年(nian)的一次(ci)地(di)(di)(di)震(zhen)將(jiang)其(qi)(qi)由56米(mi)的完整(zheng)高(gao)(gao)度震(zhen)為43米(mi)的現存高(gao)(gao)度,但是(shi)(shi)其(qi)(qi)塔(ta)(ta)(ta)身不傾斜,讓人驚奇(qi)。原因何在?小雁塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)基四周直(zhi)徑60米(mi)左右的地(di)(di)(di)下,由外至塔(ta)(ta)(ta)基中心處的夯土層(ceng)逐漸(jian)加(jia)深,中心部位是(shi)(shi)數層(ceng)青石,上(shang)面用(yong)磚砌出塔(ta)(ta)(ta)基,同(tong)時地(di)(di)(di)面壘(lei)了三(san)米(mi)高(gao)(gao)的臺基,其(qi)(qi)正上(shang)方才是(shi)(shi)塔(ta)(ta)(ta)身。這使(shi)得此塔(ta)(ta)(ta)整(zheng)體上(shang)好(hao)似(si)不倒(dao)翁(weng)一般(ban),故雖經千(qian)年(nian)而(er)無大恙。
汽(qi)車(che)在(zai)設(she)計制造時(shi)(shi),通(tong)過增加(jia)底盤占整(zheng)個車(che)體重量的(de)(de)比例,降低汽(qi)車(che)的(de)(de)重心(xin),可以使汽(qi)車(che)在(zai)緊(jin)急(ji)剎車(che)或者轉彎時(shi)(shi),保持平衡(heng)狀態,避(bi)免(mian)撞車(che)、翻車(che)等危(wei)及生(sheng)命安全的(de)(de)交通(tong)事故(gu)的(de)(de)發生(sheng),用(yong)不(bu)倒翁(weng)原(yuan)理提(ti)高(gao)了汽(qi)車(che)的(de)(de)操(cao)控性能。
此外,在科技館看到的"錐體上滾"實驗,手持平衡棒的走鋼絲雜技演員,太極拳里面的身體半蹲姿勢等,都利用到了不倒翁原理。