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(li)狀(zhuang)態(tai)處于平衡(heng)時,重(zhong)心(xin)和(he)接(jie)觸點的(de)(de)(de)距離(li)最小,即(ji)重(zhong)心(xin)最低。偏離(li)平衡(heng)位置后,重(zhong)心(xin)總是(shi)升(sheng)高的(de)(de)(de)。因此,這種(zhong)狀(zhuang)態(tai)的(de)(de)(de)平衡(heng)是(shi)穩定(ding)平衡(heng)。所(suo)以不(bu)倒翁(weng)無論(lun)如(ru)何搖擺,總是(shi)不(bu)倒的(de)(de)(de)。再(zai)比如(ru)像我(wo)們在科技(ji)館看到的(de)(de)(de)“錐體上滾”實驗,也是(shi)這個道理,由于錐體的(de)(de)(de)形狀(zhuang)和(he)兩邊(bian)軌(gui)道的(de)(de)(de)形狀(zhuang),使它的(de)(de)(de)重(zhong)心(xin)在下降,但看起來好像在上升(sheng),向上滾與生活中的(de)(de)(de)事實不(bu)符合。但它只是(shi)一種(zhong)假像,看到它的(de)(de)(de)本質(zhi),還是(shi)重(zhong)心(xin)降低了(le),因此重(zhong)心(xin)越(yue)低越(yue)穩定(ding)。
二、不倒翁原理在生活中的應用
不倒(dao)(dao)翁(weng)(weng)力(li)學原理在人們(men)的生(sheng)產生(sheng)活(huo)中有著廣(guang)泛的應用。在建筑設計(ji)、玩具制造、生(sheng)活(huo)用品、汽車(che)結構(gou)設計(ji)以(yi)及體育健(jian)身等(deng)方面(mian),不倒(dao)(dao)翁(weng)(weng)原理不僅帶給了人們(men)樂(le)趣,人們(men)還對(dui)"上輕下重的物體因重心低而(er)更(geng)加(jia)穩(wen)定(ding)"加(jia)以(yi)充分利用,常見的有不倒(dao)(dao)翁(weng)(weng)玩具、不倒(dao)(dao)翁(weng)(weng)式(shi)水杯、不倒(dao)(dao)翁(weng)(weng)式(shi)沙(sha)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(ti)可搖晃。不倒(dao)翁(weng)沙袋是一種常(chang)見的體(ti)育鍛煉器(qi)械(xie),它(ta)依(yi)靠(kao)其(qi)鐵質材料的底盤來穩定重(zhong)心,使絕大部分的重(zhong)量都集中在很低(di)的位置,上(shang)部僅為很輕的軟質泡(pao)沫或(huo)其(qi)他物質,即使受(shou)到較強的外力作用(yong),沙袋也(ye)不會(hui)傾倒(dao)。類似的還有電扇(shan)底座、話筒架、公共汽車站牌等。
在建筑設計、汽車(che)結構(gou)方面,有1300年(nian)歷史的(de)(de)西安小(xiao)(xiao)雁(yan)塔,歷經(jing)幾十次(ci)地震(zhen)而(er)不(bu)倒,史載大地震(zhen)曾使其(qi)3次(ci)開(kai)裂又3次(ci)復合,尤其(qi)是1556年(nian)的(de)(de)一(yi)次(ci)地震(zhen)將其(qi)由56米的(de)(de)完整高(gao)度(du)震(zhen)為(wei)43米的(de)(de)現存(cun)高(gao)度(du),但是其(qi)塔身不(bu)傾斜,讓人(ren)驚奇。原因(yin)何在?小(xiao)(xiao)雁(yan)塔塔基(ji)四(si)周直徑60米左(zuo)右的(de)(de)地下,由外至塔基(ji)中(zhong)心處的(de)(de)夯土(tu)層(ceng)逐漸加(jia)深,中(zhong)心部位是數層(ceng)青石,上面用(yong)磚砌出(chu)塔基(ji),同時地面壘(lei)了三米高(gao)的(de)(de)臺基(ji),其(qi)正上方才是塔身。這(zhe)使得(de)此塔整體(ti)上好似不(bu)倒翁一(yi)般(ban),故(gu)雖經(jing)千年(nian)而(er)無(wu)大恙。
汽(qi)(qi)車(che)在設計制造(zao)時,通過增(zeng)加底(di)盤占整個車(che)體重量(liang)的(de)(de)比(bi)例,降低汽(qi)(qi)車(che)的(de)(de)重心,可以(yi)使汽(qi)(qi)車(che)在緊急剎車(che)或(huo)者轉彎(wan)時,保持平衡(heng)狀(zhuang)態(tai),避免撞車(che)、翻車(che)等危及生命(ming)安全的(de)(de)交通事故(gu)的(de)(de)發生,用不倒(dao)翁原理提高了(le)汽(qi)(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。