不倒翁

不倒翁

不會摔倒的玩具
不倒翁是一種古老的漢族兒童玩具,最早記載出現于唐代。形狀像人而在造形和重量上制成一經觸動就搖擺然後恢複直立狀态。不倒翁也可比喻某些善于應付環境而能長期保持自己權位的人,有貶義。
  • 中文名:不倒翁
  • 外文名:
  • 别名:
  • 性質:玩具
  • 形狀:人形
  • 比喻:善應付環境而能保持自己權位的人
  • 記載:《陔馀叢考 卷三十三》
  • 原理:重心越低越穩定

原理介紹

上輕下重的物體比較穩定,也就是說重心越低越穩定。當不倒翁在豎立狀态處于平衡時,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,這種狀态的平衡是穩定平衡。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,由于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。但它隻是一種假像,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,我們常采用加重下面的重量,如電扇底座、話筒架、公共汽車站牌等。

特征

形體結構

不倒翁為空心殼體,重量很輕;下半身是一個實心的半球體,重量較大,不倒翁的重心就在半球體之内。下面的半球體和支承面之間有一個接觸點,這個半球體在支承面上滾動時,接觸點的位置就要發生改變。不倒翁始終用一個接觸點站立在支承面上,它永遠是一個獨腳體。

平衡的穩定性

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,不倒翁能自行回複到平衡狀态,這說明不倒翁具有一種抵抗外力幹擾保持平衡的能力,這就是平衡的穩定性。這種抵抗幹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;另一個是支持力,桌面對牛球體的反作用力。根據物體的平衡條件,隻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态。

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幹擾,外力形成幹擾力矩;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,由于外力的作用,外力對不倒翁與制成面的接觸點産生力矩,使不倒翁傾斜,打破原來的平衡。

力學原理小結

綜上所述,這個原理的要點在于:使重力的作用線偏離支點,使重力對支點産生力矩,即抵抗力距。由于不倒翁傾斜的角度不斷增大,重力作用線的偏移量随之增大,抵抗力矩也随之增大,最終實現和外力力矩的平衡,不倒翁抵抗外力幹擾、保持平衡的能力就是這樣形成的。

相關來曆

早在屬于母系社會的西安半坡村遺址中曾發掘到一種提水壺。這種水壺裝水時,就會往一邊傾斜,裝滿水後則會自動立起來,非常方便于打水。到了先秦時期這種水壺演變成一種“飲器”,《荀子》中講到,孔子到魯桓公廟參觀,看見“飲器”,問是什麼東西。守廟者回答:這是放在座位右邊喝酒的用具,這種用具巧妙的很:當它沒有裝酒的時候呈倒斜狀,酒裝的适中,就會立起來,而裝得太滿,又會傾倒。經孔子“點撥”之後,後人就将這種東西放在座位右邊,用來提醒自己辦事做人要适中,不虛不滿。由此也就出現“座右銘”一詞。這些東西據考證,用的都是頭輕腳重的重心原理,就是不倒翁的前身。

最新資訊

“前面有不倒翁,走,去看看!”“演員好漂亮呀!”“快拍照,我要發朋友圈!”……日前,人流如織的南強集市,在街口舉行“南強不倒翁”活動試演。通過借鑒西安“大唐不倒翁”活動形式,在入口處設置“不倒翁”底座裝置,演員身穿漢服進行表演,吸引了不少市民圍觀拍照。

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