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  • 1 # mosfi4418

    “平衡的小丑”的原理:不倒翁原理;不倒翁穩定性:不倒翁在受到外力的作用時,就要失去平衡,而在外力去除後,不倒翁能自行回覆到平衡狀態,這說明不倒翁具有一種抵抗外力干擾保持平衡的能力,這就是平衡的穩定性。這種抵抗干擾保持平衡的能力的形成,應該從不倒翁的受力情況來看。受力情況第一,不倒翁平衡的受力情況。 不倒翁在桌面上,受到兩個外力的作用:一個是重力G,地球對不倒翁的吸引力;另一個是支援力,桌面對牛球體的反作用力。根據物體的平衡條件,只要這兩個力大小相等、方向相反、作用在一條直線上,不倒翁就能夠保持平衡的狀態。第二,不倒翁傾斜的受力情況。不倒翁傾斜時受到兩個力矩的作用,我們稱外力的作用為干擾,外力形成干擾力矩;另一個叫抵抗力矩,由自身的重力形成。本來不倒翁是直立的,由於外力的作用,外力對不倒翁與製成面的接觸點產生力矩,使不倒翁傾斜,打破原來的平衡。擴充套件資料:上輕下重的物體比較穩定,也就是說重心越低越穩定。當不倒翁在豎立狀態處於平衡時,重心和接觸點的距離最小,即重心最低。偏離平衡位置後,重心總是升高的。因此,這種狀態的平衡是穩定平衡。所以不倒翁無論如何搖擺,總是不倒的。再比如像我們在科技館看到的“錐體上滾”實驗,也是這個道理,由於錐體的形狀和兩邊軌道的形狀,使它的重心在下降,但看起來好像在上升,向上滾與生活中的事實不符合。但它只是一種假像,看到它的本質,還是重心降低了,因此重心越低越穩定。在生活中為增加物體的穩定性,我們常採用加重下面的重量,如電扇底座、話筒架、公共汽車站牌等。利用重心這種特點,還可以做許多有趣的實驗和解釋一些現象。如可以做一個斤頭蟲,把一粒膠囊開啟,裝入一個小滾珠,即可來回翻跟頭。我們常見一個盒子只放在桌上一點,但卻不掉下去,這是因為盒子靠桌子的一頭,是"重心"所在,所以盒子懸空,但不掉下來。走鋼絲的雜技演員,手持平衡棒也是為降低重心,達到平衡的目的。力學原理最常見的不倒翁是紙身、泥底,即用紙漿灌模或用廢紙粘糊成形,再用泥土 製成半圓形的底座,將二者粘合好之後,再在外表糊上淨紙,施以彩繪而成;也有的用木頭做底,底部中心固定上鐵塊和小石子;還有用小葫蘆挖淨內瓤,內部灌鉛做成的"葫蘆";還有用雞蛋殼、舊乒乓球做成的小不倒翁。所有的這些不倒翁都有相同的特點:上半身為空心殼體、下半身是一個實心的半球體,底部為圓形。這些特點使它們具有了一致的基本力學結構,都能達到“不倒”的效果。

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