为什么“不倒翁”始终不倒?

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/07 02:49:48

首先是重心。不倒翁重心底,因而比较稳定。但重心底的物体如台灯也有倒的时候。不倒翁的下半部分多为球形面,在地面上多做滚动。滚动摩擦力小于滑动摩擦力,因此不倒翁 被放倒后能够很容易回到原位。

不管你怎样推不倒翁,它都不会翻倒,即使把它横过来放,一松手它还是立起来。原来,水平放置的砖头很稳定,但如果把它竖起来,就容易翻倒。这是因为砖头平放 时, 接触地面的面积大, 大部分重量集中在底部。 换句话说, 平放时砖头的重心较低, 不容易翻倒。 不倒翁之所以不倒是因为:一方面它上轻下重,底部有较重的铁块,重心很低;另一方面, 它的底面大而圆滑, 当它倾斜向一边时, 重心和桌面接触点不在同一条铅垂线上, 在重力的作用下就会使它摆动。摆动过程中能量会不断失去,当能量减少到零,重力作用线恰好通过接触点时,它才停止摆动。

1.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。
2.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,形成了干扰力矩。
3.此外,本来重力是不产生力矩的,因为本来不倒翁是直立的,重力的作用线和支点位于同一直线上,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一直线上,因而形成力矩,这就是抵抗力矩。
4.正是由于抵抗力矩的形成和发展,抵抗和制止了外力的干扰作用。抵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,抵抗力矩的量值也不断增大,当抵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。
5.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。
理解要点:
使重力的作用线偏离支点,使重力对支点产生力矩,即抵抗力距。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,抵抗力矩也随之增大,最终实现和外力力矩的平衡,不倒翁抵抗外力干扰、保持平衡的能力就是这样形成的。