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(zai)(zai)豎立狀(zhuang)態(tai)處于平(ping)衡(heng)(heng)時,重(zhong)(zhong)(zhong)心和接觸點的(de)距(ju)離最小,即重(zhong)(zhong)(zhong)心最低。偏離平(ping)衡(heng)(heng)位置后,重(zhong)(zhong)(zhong)心總(zong)是(shi)升高的(de)。因(yin)此,這(zhe)種狀(zhuang)態(tai)的(de)平(ping)衡(heng)(heng)是(shi)穩定平(ping)衡(heng)(heng)。所以不(bu)(bu)倒翁無(wu)論如何搖(yao)擺(bai),總(zong)是(shi)不(bu)(bu)倒的(de)。再比(bi)如像我(wo)們在(zai)(zai)科技(ji)館看到的(de)“錐(zhui)體上(shang)滾(gun)”實驗,也(ye)是(shi)這(zhe)個道理(li),由于錐(zhui)體的(de)形(xing)狀(zhuang)和兩邊(bian)軌道的(de)形(xing)狀(zhuang),使它的(de)重(zhong)(zhong)(zhong)心在(zai)(zai)下(xia)降(jiang),但(dan)(dan)看起(qi)來好像在(zai)(zai)上(shang)升,向上(shang)滾(gun)與生活中(zhong)的(de)事實不(bu)(bu)符合(he)。但(dan)(dan)它只(zhi)是(shi)一種假像,看到它的(de)本質,還是(shi)重(zhong)(zhong)(zhong)心降(jiang)低了,因(yin)此重(zhong)(zhong)(zhong)心越低越穩定。
二、不倒翁原理在生活中的應用
不(bu)(bu)倒翁力學(xue)原(yuan)理在人(ren)們(men)的(de)生產生活(huo)中(zhong)有著廣(guang)泛的(de)應用。在建筑(zhu)設(she)計、玩(wan)具制造、生活(huo)用品、汽(qi)車結構設(she)計以及體育健身等(deng)方面,不(bu)(bu)倒翁原(yuan)理不(bu)(bu)僅帶給了人(ren)們(men)樂趣(qu),人(ren)們(men)還對(dui)"上輕下重的(de)物體因重心低而更加穩定"加以充分利(li)用,常見的(de)有不(bu)(bu)倒翁玩(wan)具、不(bu)(bu)倒翁式水杯、不(bu)(bu)倒翁式沙袋。
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(bei)體(ti)可搖(yao)晃。不(bu)倒翁(weng)沙(sha)袋(dai)(dai)是一種常見的(de)(de)體(ti)育(yu)鍛(duan)煉器械,它依(yi)靠其鐵質(zhi)材料的(de)(de)底盤來穩定(ding)重(zhong)心,使絕大(da)部分的(de)(de)重(zhong)量都集中(zhong)在很(hen)低的(de)(de)位置,上部僅(jin)為很(hen)輕(qing)的(de)(de)軟質(zhi)泡沫或(huo)其他物質(zhi),即使受到較強(qiang)的(de)(de)外力作用,沙(sha)袋(dai)(dai)也不(bu)會傾倒。類(lei)似的(de)(de)還有電扇(shan)底座、話筒架、公(gong)共汽車站(zhan)牌(pai)等。
在(zai)建筑設計、汽車結構方面,有1300年(nian)(nian)歷史的(de)(de)西(xi)安小雁塔(ta)(ta)(ta),歷經幾十次地(di)震而(er)不(bu)倒,史載(zai)大地(di)震曾使其(qi)3次開(kai)裂又3次復合,尤其(qi)是(shi)1556年(nian)(nian)的(de)(de)一次地(di)震將其(qi)由56米的(de)(de)完(wan)整高度震為43米的(de)(de)現存高度,但是(shi)其(qi)塔(ta)(ta)(ta)身不(bu)傾斜,讓人驚奇。原因(yin)何在(zai)?小雁塔(ta)(ta)(ta)塔(ta)(ta)(ta)基四周直徑(jing)60米左右的(de)(de)地(di)下,由外至塔(ta)(ta)(ta)基中心處的(de)(de)夯土(tu)層逐漸加深,中心部位是(shi)數(shu)層青(qing)石,上(shang)面用磚砌出(chu)塔(ta)(ta)(ta)基,同時地(di)面壘(lei)了三(san)米高的(de)(de)臺基,其(qi)正上(shang)方才是(shi)塔(ta)(ta)(ta)身。這使得(de)此(ci)塔(ta)(ta)(ta)整體上(shang)好似(si)不(bu)倒翁一般,故雖經千年(nian)(nian)而(er)無大恙(yang)。
汽車在設計(ji)制(zhi)造時,通過增(zeng)加(jia)底盤占整個車體重量的(de)比例,降(jiang)低汽車的(de)重心(xin),可以使汽車在緊急剎車或者轉(zhuan)彎時,保持平(ping)衡(heng)狀(zhuang)態(tai),避(bi)免(mian)撞車、翻(fan)車等危(wei)及生命安(an)全的(de)交通事故的(de)發生,用不倒翁原(yuan)理提高了(le)汽車的(de)操(cao)控性(xing)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。