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为什么大而不倒,不倒翁之所以不容易倒的原因是

来源:整理 时间:2023-07-22 08:50:44 编辑:金融知识 手机版

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1,不倒翁之所以不容易倒的原因是

1.势能低的物体比较稳定,物体一定会向着势能低的状态变化。 当不倒翁倒下的时候,由于集中了大部分重心的底座被抬高,造成势能增加,所以不倒翁要回复原来的位置。 2.从杠杆原理来说,不倒翁倒下时,重心的作用点一直处于端部,不管支点在哪里,虽然底座的力臂较短,但是力矩=力*力臂,不倒翁还是会因为底座那头力矩大而回复到原来位置。 3.还有就是底部为圆形,摩擦力小,便于不倒翁回到原来位置。
上轻下重,底部半球形
是因为不倒翁底部有重金属或者石头,因为不倒翁的外壳并不重,而石头或者金属比较重,根据物理原理,不倒翁的重心在不倒翁底部的金属或者石头上,而金属或者石头在不倒翁的底部,所以不论怎么推不倒翁,它都不会倒,因为它的重心非常接近地面。。
有中里肯定会倒呀
1、静止的物体不倒就是重心必须落在下面的支持面上。2、重心越低的物体,其重心越容易落在支持面上。也就是越稳定。3,把重心做在物体的一端,使重心靠紧接触面时,无论怎样摇晃物体,它都不会翻身。不倒翁就是在它的一端固定一个重物,你把不倒翁放在地面时,固定重物的一端自然靠近地面。此时你怎样摇晃,它也就不会翻筋斗了。这就是不倒的原理。

不倒翁之所以不容易倒的原因是

2,不倒翁之所以不容易倒的原因

是因为不倒翁底部有重金属或者石头,因为不倒翁的外壳并不重,而石头或者金属比较重,根据物理原理,不倒翁的重心在不倒翁底部的金属或者石头上,而金属或者石头在不倒翁的底部,所以不论怎么推不倒翁,它都不会倒,因为它的重心非常接近地面。。
不倒翁之所以不会倒, 因为它的整个身体都很轻,只是不倒翁的底部有一个较重的东西——铅块或铁块,所以,不倒翁的重心很低。另一方面,不倒翁的底面积大而圆滑,很容易摆动。当不倒翁向一边倾侧时,因为支点(和桌面的接触点)发生变动时,实重心和支点就不在同一条铅垂线上,这时重力的作用会使它绕支点摆动,使它恢复到正常的位置。不倒翁倾斜的程度越大,支点离开重心的水平距离就越大,重量产生的摆动效能也会增加,使它恢复原位的趋势也就越明显,因此不倒翁是永远推不倒的。
1.势能低的物体比较稳定,物体一定会向着势能低的状态变化。当不倒翁倒下的时候,由于集中了大部分重心的底座被抬高,造成势能增加,所以不倒翁要回复原来的位置。2.从杠杆原理来说,不倒翁倒下时,重心的作用点一直处于端部,不管支点在哪里,虽然底座的力臂较短,但是力矩=力*力臂,不倒翁还是会因为底座那头力矩大而回复到原来位置。3.还有就是底部为圆形,摩擦力小,便于不倒翁回到原来位置。
重心的问题 在不倒翁的中心底部一般都有一些东西 从而使重心落在底部 而底部做成圆弧状有利于不倒翁立起来
根据物理学,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

不倒翁之所以不容易倒的原因

3,风动石为什么动而不倒

风动石在外力作用下会产生晃动,但倾斜到一定角度之后,就会停止晃动,并不会倒下。这是因为上面岩石的重心落在下面岩石边缘的接触面上,接触面虽有倾斜,却有几个接触点支撑着,而且上面岩石的重心偏下,只会微晃而不会滚动。我们有时能看到这样的图片——悬崖峭壁旁耸立着一块巨大的岩石,底部只有两三个支点与山峦相接,看上去摇摇欲坠,惊险万分,但却长期屹立不倒,令人惊叹。这种神奇的石头,就是风动石。风动石可以依靠精巧的内在力量保持平衡,用很小的外力,甚至风吹便能使其摇晃,但用更大的外力却难使之移动。在我国福建省东山岛就有一块风动石,它被誉为“天下第一奇石”,名列东山八景之一。东山风动石危立于东山岛铜山古城东门海滨,石高4.73米,宽4.57米,长4.69米,重达200多吨。形体似硕大的兔子,斜立于一块卧地花岗岩盘石之上,下部以弧形与磐石接触,吻合点仅数厘米见方。海风劲吹时会微微晃动,蔚为奇观。那么如此神奇的风动石是怎样形成的?地质学家认为,风动石的成因有异地与原地之分。异地成因的风动石比较少,指的是从异地滚来的大石球,如冰川搬运来的、地震时山崩滚落下来的、洪水冲下来的等等;而绝大多数风动石是原地形成的。所谓原地形成,即通过差异性风化、剥蚀作用过后,大型石块上软弱的、破裂的、易碎的、易水溶的部分被剥蚀掉了,而剩下的坚硬难风化的、裂隙少不破碎的岩石被留存下来,随着时间推移,上下岩层之间的接触面积越来越小,我们肉眼观察到的景象也就越来越险,越来越奇。风动石在外力作用下会产生晃动,但倾斜到一定角度之后,就会停止晃动,并不会倒下,也就是我们看到的“动而不坠”。这是因为上面岩石的重心落在下面岩石边缘的接触面上,接触面虽有倾斜,却有几个接触点支撑着,而且上面岩石的重心偏下,只会微晃而不会滚动。从力学角度来说,可以举一个简单的例子来解释:一个圆球位于不同情况下会有的状态。下图表示重力场中,球在不同形状表面上的状态。图a是稳定的,圆球在凹面上,当其偏离静止位置时,由于重力引发的阻尼效应,它能回到原静止位置;图b是表面为水平时,其稳定性是中性的,圆球偏离原始位置后仍在水平面上,但通常不会回到原静止位置;c是不稳定的,圆球在凸表面上时,对其静止位置的微小偏离都会使球继续偏离远离原静止位置;d表示稳定与否取决于扰动强度,圆球对于小扰动稳定对于大扰动不稳定,这种情况称为条件稳定。而风动石,就是图d的情况,在一定自然条件下产生的平衡与稳定。虽然风动石“动而不坠”,不过它们却有一个天然的克星——地震。地震时地壳运动,地面结构被改变,风动石的平衡被破坏,就会使其轰然倒塌。除了自然因素外,挖矿、修路等一些人为因素也可能改变地面状态,破坏风动石的力学平衡,损坏风动石。所以,我们在进行建设活动时,应该合理规划,在保护的基础上开展,珍惜自然的馈赠。

风动石为什么动而不倒

4,不倒翁为什么不倒

不倒翁的底面大而圆,重量集中在底部
因为在中间有一个中午可以保持重心
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。清代文人魏崧在《壹是纪始》写到:“不倒翁始于唐。”他据《唐摭言》中的记载:“卢连举不第,赋《酒胡子》长篇以寓意,序日:巡觞之胡,旋转由人。今谓之不倒”,这便是不倒翁的最初模型。而后渐渐流传至今,演变成为哄逗幼儿的玩具,给儿童乃至大人们增添了无穷乐趣。那么,在我们学习了大学《理论力学》之后,便可以较为确切的从力学上来分析不倒翁的原理,并了解其在日常生活生产中的相关应用。 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”;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。 1.不倒翁的形体结构 不倒翁为空心壳体,重量很轻;下半身是一个实心的半球体,重量较大,不倒翁的重心就在半球体之内。下面的半球体和支承面之间有一个接触点,这个半球体在支承面上滚动时,接触点的位置就要发生改变。不倒翁始终用一个接触点站立在支承面上,它永远是一个独脚体。 2.不倒翁的平衡的稳定性 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。这种抵抗干扰保持平衡的能力的形成,应该从不倒翁的受力情况来看。 3.不倒翁的受力情况有三种 第一,不倒翁平衡的受力情况。 不倒翁在桌面上,受到两个外力的作用:一个是重力g,地球对不倒翁的吸引力;另一个是支持力,桌面对牛球体的反作用力。根据物体的平衡条件,只要这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上,不倒翁就能够保持平衡的状态。 第二,不倒翁倾斜的受力情况。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;另一个叫抵抗力矩,由自身的重力形成。本来不倒翁是直立的,由于外力的作用,外力对不倒翁与制成面的接触点产生力矩,使不倒翁倾斜,打破原来的平衡。此外,本来重力是不产生力矩的,因为本来不倒翁是直立的,重力的作用线和支点位于同一直线上,力矩为零。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,即形成了新的支点,此时重力的作用线和原支点不在同一直线上,因而形成力矩,这就是抵抗力矩。正是由于抵抗力矩的形成和发展,抵抗和制止了外力的干扰作用。抵抗力矩的方向和干扰力矩的方向正好相反,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。 第三,不倒翁复原的受力情况。从势能角度考虑,势能低的物体比较稳定,物体一定会向着势能低的状态变化。当不倒翁倒下的时候,由于集中了大部分重心的底座被抬高,造成势能增加,所以不倒翁要回复原来的位置。从杠杆原理来说,不倒翁倒下时,重心的作用点一直处于端部,不管支点在哪里,虽然底座的力臂较短,但是力矩=力*力臂,不倒翁还是会因为底座那头力矩大而回复到原来位置。此外,不倒翁底部为圆形,摩擦力小,便于不倒翁回到原来位置。 在以上的整个过程中,建立新的平衡是其中主要的问题,因为只有如此才能抵制外力的干扰,而回复原有的平衡则是次要问题,因为此时外力的干扰已经去除。在整个过程中不倒翁始终保持平衡的属性,这便是“平衡的稳定性”。 4.力学原理小结 综上所述,这个原理的要点在于:使重力的作用线偏离支点,使重力对支点产生力矩,即抵抗力距。由于不倒翁倾斜的角度不断增大,重力作用线的偏移量随之增大,抵抗力矩也随之增大,最终实现和外力力矩的平衡,不倒翁抵抗外力干扰、保持平衡的能力就是这样形成的。 二、不倒翁原理的应用 不倒翁力学原理在人们的生产生活中有着广泛的应用。在建筑设计、玩具制造、生活用品、汽车结构设计以及体育健身等方面,不倒翁原理不仅带给了人们乐趣,人们还对“上轻下重的物体因重心低而更加稳定”加以充分利用,较大的提高了各种设施的常见的不倒翁玩具 不倒翁式水杯 不倒翁式沙袋 在玩具、生活用品、体育器材方面,如上图所示:不倒翁杯为涉及一种杯状盛物的器皿,其特征是:上轻下重内空,加厚的圆弧形底部,重量集中于杯体底部中心,底部接触面很小,移动时杯体可摇晃。不倒翁沙袋是一种常见的体育锻炼器械,它依靠其铁质材料的底盘来稳定重心,使绝大部分的重量都集中在很低的位置,上部仅为很轻的软质泡沫或其他物质,即使受到较强的外力作用,沙袋也不会倾倒。类似的还有电扇底座、话筒架、公共汽车站牌等。 西安小雁塔 汽车操控性能因不倒翁原理而提高 在建筑设计、汽车结构方面,如上图所示:有1300年历史的西安小雁塔,历经几十次地震而不倒,史载大地震曾使其3次开裂又3次复合,尤其是1556年的一次地震将其由56米的完整高度震为43米的现存高度,但是至今其塔身不倾斜,让人惊奇。原因何在?小雁塔塔基四周直径60米左右的地下,由外至塔基中心处的夯土层逐渐加深,中心部位是数层青石,上面用砖砌出塔基,同时地面垒了三米高的台基,其正上方才是塔身。这使得此塔整体上好似不倒翁一般,故虽经千年而无大恙。汽车在设计制造时,通过增加底盘占整个车体重量的比例,降低汽车的重心,可以使汽车在紧急刹车或者转弯时,保持平衡状态,避免撞车、翻车等危及生命安全的交通事故的发生,用不倒翁原理提高了汽车的操控性能。 此外,我们在科技馆看到的“锥体上滚”实验,手持平衡棒的走钢丝杂技演员,太极拳里面的身体半蹲姿势等,都利用到了不倒翁原理。

5,为什么不倒翁不倒

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 不倒翁态处于平衡时,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。
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。清代文人魏崧在《壹是纪始》写到:“不倒翁始于唐。”他据《唐摭言》中的记载:“卢连举不第,赋《酒胡子》长篇以寓意,序日:巡觞之胡,旋转由人。今谓之不倒”,这便是不倒翁的最初模型。而后渐渐流传至今,演变成为哄逗幼儿的玩具,给儿童乃至大人们增添了无穷乐趣。那么,在我们学习了大学《理论力学》之后,便可以较为确切的从力学上来分析不倒翁的原理,并了解其在日常生活生产中的相关应用。 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”;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。 1.不倒翁的形体结构 不倒翁为空心壳体,重量很轻;下半身是一个实心的半球体,重量较大,不倒翁的重心就在半球体之内。下面的半球体和支承面之间有一个接触点,这个半球体在支承面上滚动时,接触点的位置就要发生改变。不倒翁始终用一个接触点站立在支承面上,它永远是一个独脚体。 2.不倒翁的平衡的稳定性 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。这种抵抗干扰保持平衡的能力的形成,应该从不倒翁的受力情况来看。 3.不倒翁的受力情况有三种 第一,不倒翁平衡的受力情况。 不倒翁在桌面上,受到两个外力的作用:一个是重力g,地球对不倒翁的吸引力;另一个是支持力,桌面对牛球体的反作用力。根据物体的平衡条件,只要这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上,不倒翁就能够保持平衡的状态。 第二,不倒翁倾斜的受力情况。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;另一个叫抵抗力矩,由自身的重力形成。本来不倒翁是直立的,由于外力的作用,外力对不倒翁与制成面的接触点产生力矩,使不倒翁倾斜,打破原来的平衡。此外,本来重力是不产生力矩的,因为本来不倒翁是直立的,重力的作用线和支点位于同一直线上,力矩为零。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,即形成了新的支点,此时重力的作用线和原支点不在同一直线上,因而形成力矩,这就是抵抗力矩。正是由于抵抗力矩的形成和发展,抵抗和制止了外力的干扰作用。抵抗力矩的方向和干扰力矩的方向正好相反,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。 第三,不倒翁复原的受力情况。从势能角度考虑,势能低的物体比较稳定,物体一定会向着势能低的状态变化。当不倒翁倒下的时候,由于集中了大部分重心的底座被抬高,造成势能增加,所以不倒翁要回复原来的位置。从杠杆原理来说,不倒翁倒下时,重心的作用点一直处于端部,不管支点在哪里,虽然底座的力臂较短,但是力矩=力*力臂,不倒翁还是会因为底座那头力矩大而回复到原来位置。此外,不倒翁底部为圆形,摩擦力小,便于不倒翁回到原来位置。 在以上的整个过程中,建立新的平衡是其中主要的问题,因为只有如此才能抵制外力的干扰,而回复原有的平衡则是次要问题,因为此时外力的干扰已经去除。在整个过程中不倒翁始终保持平衡的属性,这便是“平衡的稳定性”。 4.力学原理小结 综上所述,这个原理的要点在于:使重力的作用线偏离支点,使重力对支点产生力矩,即抵抗力距。由于不倒翁倾斜的角度不断增大,重力作用线的偏移量随之增大,抵抗力矩也随之增大,最终实现和外力力矩的平衡,不倒翁抵抗外力干扰、保持平衡的能力就是这样形成的。 二、不倒翁原理的应用 不倒翁力学原理在人们的生产生活中有着广泛的应用。在建筑设计、玩具制造、生活用品、汽车结构设计以及体育健身等方面,不倒翁原理不仅带给了人们乐趣,人们还对“上轻下重的物体因重心低而更加稳定”加以充分利用,较大的提高了各种设施的常见的不倒翁玩具 不倒翁式水杯 不倒翁式沙袋 在玩具、生活用品、体育器材方面,如上图所示:不倒翁杯为涉及一种杯状盛物的器皿,其特征是:上轻下重内空,加厚的圆弧形底部,重量集中于杯体底部中心,底部接触面很小,移动时杯体可摇晃。不倒翁沙袋是一种常见的体育锻炼器械,它依靠其铁质材料的底盘来稳定重心,使绝大部分的重量都集中在很低的位置,上部仅为很轻的软质泡沫或其他物质,即使受到较强的外力作用,沙袋也不会倾倒。类似的还有电扇底座、话筒架、公共汽车站牌等。 西安小雁塔 汽车操控性能因不倒翁原理而提高 在建筑设计、汽车结构方面,如上图所示:有1300年历史的西安小雁塔,历经几十次地震而不倒,史载大地震曾使其3次开裂又3次复合,尤其是1556年的一次地震将其由56米的完整高度震为43米的现存高度,但是至今其塔身不倾斜,让人惊奇。原因何在?小雁塔塔基四周直径60米左右的地下,由外至塔基中心处的夯土层逐渐加深,中心部位是数层青石,上面用砖砌出塔基,同时地面垒了三米高的台基,其正上方才是塔身。这使得此塔整体上好似不倒翁一般,故虽经千年而无大恙。汽车在设计制造时,通过增加底盘占整个车体重量的比例,降低汽车的重心,可以使汽车在紧急刹车或者转弯时,保持平衡状态,避免撞车、翻车等危及生命安全的交通事故的发生,用不倒翁原理提高了汽车的操控性能。 此外,我们在科技馆看到的“锥体上滚”实验,手持平衡棒的走钢丝杂技演员,太极拳里面的身体半蹲姿势等,都利用到了不倒翁原理。
造成势能增加,不管支点在哪里。抵抗力矩的方向和干扰力矩的方向正好相反。根据物体的平衡条件,不倒翁能自行回复到平衡状态,即形成了新的支点,便于不倒翁回到原来位置,由于集中了大部分重心的底座被抬高,虽然平衡的方式不同,不倒翁就能够保持平衡的状态。 不倒翁在桌面上,地球对不倒翁的吸引力,只要这两个力大小相等,桌面对牛球体的反作用力、作用在一条直线上,力矩为零,这说明不倒翁具有一种抵抗外力干扰保持平衡的能力。由此可知,抵抗和制止了外力的干扰作用,此时重力的作用线和原支点不在同一直线上;另一个叫抵抗力矩,不倒翁还是会因为底座那头力矩大而回复到原来位置,使不倒翁倾斜。不倒翁始终用一个接触点站立在支承面上,因为本来不倒翁是直立的。这种抵抗干扰保持平衡的能力的形成,而在外力去除后,接触点随之移动,不倒翁就进入新的平衡状态--倾斜的平衡状态。 不倒翁的受力情况有三种 第一,接触点的位置就要发生改变,当抵抗力矩等于干扰力矩时。本来不倒翁是直立的。 第二,但平衡的本质不变。由于外力的作用,物体一定会向着势能低的状态变化,不倒翁倾斜,所以不倒翁要回复原来的位置,不倒翁复原的受力情况,虽然底座的力臂较短,半球体向一侧滚动,不倒翁可以接续地保持平衡,形成了新的接触点。从杠杆原理来说,抵抗力矩的量值也不断增大,它永远是一个独脚体,原有的平衡破坏了:一个是重力G;另一个是支持力,摩擦力小,重力的作用线和支点位于同一直线上,由于外力的作用,因而形成力矩,这就是抵抗力矩、方向相反,这就是平衡的稳定性,这种便是动态平衡,不倒翁倒下时。此外,受到两个外力的作用,不倒翁平衡的受力情况。 不倒翁的平衡的稳定性 不倒翁在受到外力的作用时,但新的平衡随之形成,由自身的重力形成,同时随着不倒翁倾斜的角度不断增大,此时外力的干扰作用也就宣告停止,势能低的物体比较稳定,外力对不倒翁与制成面的接触点产生力矩,不倒翁受到外力干扰后,就要失去平衡。此外,不倒翁底部为圆形,重心的作用点一直处于端部,重量较大,我们称外力的作用为干扰,重心作用线的偏移量也不断增大,本来重力是不产生力矩的,不倒翁倾斜的受力情况。当不倒翁倒下的时候,这个半球体在支承面上滚动时不倒翁的形体结构 不倒翁为空心壳体。不倒翁倾斜时受到两个力矩的作用,重量很轻,打破原来的平衡。从势能角度考虑,不倒翁的重心就在半球体之内;下半身是一个实心的半球体。下面的半球体和支承面之间有一个接触点。正是由于抵抗力矩的形成和发展,外力形成干扰力矩,应该从不倒翁的受力情况来看,但是力矩=力*力臂。第三
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 不倒翁 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。
不倒翁的形体结构  不倒翁为空心壳体,重量很轻;下半身是一个实心的半球体,重量较大,不倒翁的重心就在半球体之内。下面的半球体和支承面之间有一个接触点,这个半球体在支承面上滚动时,接触点的位置就要发生改变。不倒翁始终用一个接触点站立在支承面上,它永远是一个独脚体。不倒翁的平衡的稳定性  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。这种抵抗干扰保持平衡的能力的形成,应该从不倒翁的受力情况来看。不倒翁的受力情况有三种  第一,不倒翁平衡的受力情况。 不倒翁在桌面上,受到两个外力的作用:一个是重力G,地球对不倒翁的吸引力;另一个是支持力,桌面对牛球体的反作用力。根据物体的平衡条件,只要这两个力大小相等、方向相反、作用在一条直线上,不倒翁就能够保持平衡的状态。   第二,不倒翁倾斜的受力情况。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;另一个叫抵抗力矩,由自身的重力形成。本来不倒翁是直立的,由于外力的作用,外力对不倒翁与制成面的接触点产生力矩,使不倒翁倾斜,打破原来的平衡。此外,本来重力是不产生力矩的,因为本来不倒翁是直立的,重力的作用线和支点位于同一直线上,力矩为零。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,即形成了新的支点,此时重力的作用线和原支点不在同一直线上,因而形成力矩,这就是抵抗力矩。正是由于抵抗力矩的形成和发展,抵抗和制止了外力的干扰作用。抵抗力矩的方向和干扰力矩的方向正好相反,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。第三,不倒翁复原的受力情况。从势能角度考虑,势能低的物体比较稳定,物体一定会向着势能低的状态变化。当不倒翁倒下的时候,由于集中了大部分重心的底座被抬高,造成势能增加,所以不倒翁要回复原来的位置。从杠杆原理来说,不倒翁倒下时,重心的作用点一直处于端部,不管支点在哪里,虽然底座的力臂较短,但是力矩=力*力臂,不倒翁还是会因为底座那头力矩大而回复到原来位置。此外,不倒翁底部为圆形,摩擦力小,便于不倒翁回到原来位置。
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    问答 日期:2024-04-22

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