不倒翁工作原理

不倒翁原理是什么？我們一起來看看吧！

不倒翁原理

當不倒翁在豎立狀態處于平衡時，重心和接觸點的距離最小，即重心最低。偏離平衡位置后，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。從杠桿的角度來看，當不倒翁倒下的時候，它的重心始終在末端，無論它的支撐點是什么，基座上的力臂雖然比柱子要短，但它的力矩卻要比柱子本身輕得多，所以柱子上的力矩很大，柱子就會重新回到原位。

不倒翁形體結構

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內。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。

不倒翁受力分析

1、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，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。

2、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，由于外力的作用，外力對不倒翁與制成面的接觸點產生力矩，使不倒翁傾斜，打破原來的平衡。

不倒翁原理的應用

1.不倒翁沙袋是一種常見的體育鍛煉器械，它依靠其鐵質材料的底盤來穩定重心，使絕大部分的重量都集中在很低的位置，上部僅為很輕的軟質泡沫或其他物質，即使受到較強的外力作用，沙袋也不會傾倒。類似的還有扇底座、話筒架、公共汽車站牌等。

2.因不倒翁原理而提高在建筑設計、汽車結構方面，有1300年歷史的西安小雁塔，歷經幾十次地震而不倒，史載大地震曾使其3次開裂又3次復合，尤其是1556年的一次地震將其由56米的完整高度震為43米的現存高度，但是其塔身不傾斜，讓人驚奇。小雁塔塔基四周直徑60米左右的地下，由外至塔基中心處的夯土層逐漸加深，中心部位是數層青石，上面用磚砌出塔基，同時地面壘了三米高的臺基，其正上方才是塔身。這使得此塔整體上好似不倒翁一般，故雖經千年而無大恙。

3.汽車在設計制造時，通過增加底盤占整個車體重量的比例，降低汽車的重心，可以使汽車在緊急剎車或者轉彎時，保持平衡狀態，避免撞車、翻車等危及生命安全的交通事故的發生，用不倒翁原理提高了汽車的操控性能。

4.在科技館看到的"錐體上滾"實驗，手持平衡棒的走鋼絲雜技演員，太極拳里面的身體半蹲姿勢等，都利用到了不倒翁原理。

以上就是小編收集整理出來的，望能夠幫助到大家。

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