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文档简介

不倒翁的力学原理 不倒翁是一种历史悠久的玩具 特别受到各个年代儿童们的喜爱 最常见的不倒翁是纸身 泥底 也有用小葫芦挖净内瓤 内部灌铅做成的 葫芦 今天还有用鸡蛋壳 旧乒乓球做成的小不倒翁 所有的这些不倒翁都有相同的特点 上半身为空心壳体 下半身是一个实心的半球体 底部为圆形 这些特点使它们具有了一致的基本力学结构 都能达到 不倒 的效果 不倒翁在桌面上 受到两个外力的作用 一个是重力W 即地球对不倒翁的吸引力 另一个是支持力 即桌面对球体的反作用力 不倒翁在两个力作用下保持平衡的状态 不倒翁在受到外力的作用时 就要失去平衡 而在外力去除后 不倒翁能自行回复到平衡状态 这说明不倒翁具有一种抵抗外力干扰保持平衡的能力 这就是平衡的稳定性 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 另一个叫扶正力矩 扶 由自身的重力形成 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 正是由于扶正力矩的形成和发展 抵抗和制止了外力的干扰作用 扶正力矩 扶 力偶距 sin 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 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 不倒翁原理的应用 常见的不倒翁玩具不倒翁式水杯不倒翁式沙袋 西安小雁塔 历经几十次地震而不倒 汽车操控性能因不倒翁原理而提高 感悟 感谢老师为我们提供了锻炼自我的机会 一个简简单单的力学原理在实际生活中便有这么多应用 为我们的生活提供了诸多便利与乐趣 这激励我要学好物理学的基础
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