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不倒翁是什么原理

历史名人 2020-09-23 9 浏览 0 评论

不倒翁是一种古老的中国儿童玩具,最早记载出现于唐代。形状像人而在造形和重量上制成一经触动就摇摆然后恢复直立状态。

原理介绍

上轻下重的物体比较稳定,也就是说重心越低越稳定。当不倒翁在竖立状态处于平衡时,重心和接触点的距离最小,即重心最低。偏离平衡位置后,重心总是升高的。因此,这种状态的平衡是稳定平衡。所以不倒翁无论如何摇摆,总是不倒的。

再比如像我们在科技馆看到的“锥体上滚”实验,也是这个道理,由于锥体的形状和两边轨道的形状,使它的重心在下降,但看起来好像在上升,向上滚与生活中的事实不符合。但它只是一种假像,看到它的本质,还是重心降低了,因此重心越低越稳定。在生活中为增加物体的稳定性,我们常采用加重下面的重量,如电扇底座、话筒架、公共汽车站牌等。

利用重心这种特点,还可以做许多有趣的实验和解释一些现象。如可以做一个斤头虫,把一粒胶囊打开,装入一个小滚珠,即可来回翻跟头。我们常见一个盒子只放在桌上一点,但却不掉下去,这是因为盒子靠桌子的一头,是"重心"所在,所以盒子悬空,但不掉下来。走钢丝的杂技演员,手持平衡棒也是为降低重心,达到平衡的目的。一、力学原理

最常见的不倒翁是纸身、泥底,即用纸浆灌模或用废纸粘糊成形,再用泥土制成半圆形的底座,将二者粘合好之后,再在外表糊上净纸,施以彩绘而成;也有的用木头做底,底部中心固定上铁块和小石子;还有用小葫芦挖净内瓤,内部灌铅做成的"葫芦";

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。

来历

早在属于母系社会的西安半坡村遗址中曾发掘到一种提水壶。这种水壶装水时,就会往一边倾斜,装满水后则会自动立起来,非常方便于打水。

到了先秦时期这种水壶演变成一种“饮器”,《荀子》中讲到,孔子到鲁桓公庙参观,看见“饮器”,问是什么东西。守庙者回答:这是放在座位右边喝酒的用具,这种用具巧妙的很:当它没有装酒的时候呈倒斜状,酒装的适中,就会立起来,而装得太满,又会倾倒。经孔子“点拨”之后,后人就将这种东西放在座位右边,用来提醒自己办事做人要适中,不虚不满。

由此也就出现“座右铭”一词。这些东西据考证,用的都是头轻脚重的重心原理,就是不倒翁的前身。

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