不倒翁为什么不倒(为什么不倒翁不会倒)_重心_水平面_球体

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为什么不倒翁不会倒

用初中物理知识就可解释,看一个球体,球心为O,但重心C不在球心,放在水平面上,受到两个力的作用:竖直向下的重力和竖直向上的支持力。要使球体保持静止,二力必须平衡,当然二力必然在同一直线上。这样的位置有两个,分别为下图的甲和乙。因为物体重心越低越稳定,实际上球体只能静止在图乙位置。

下面将球体的位置改变一下,见下图。只要球体偏离图乙位置,球体所受的两个力就不在一条直线上,球体就不能保持静止,重力就要将球体重新拉回到图乙的位置。

不倒翁就是装扮成人形的一个球,或者说,上部为人形,下底为球面的一部分,重心偏向下底。知道它为什么不倒了吗?

不倒翁为什么不倒

球形的底面和偏向底面的重心。

以球为例,自由地放在水平面上时,只受水平面的支持力和重力两个力作用,只有当这两个力平衡时,球才能静止不动。

二力平衡的条件是:作用在一个物体上的两个力,大小相等,方向相反,并且作用在同一条直线上。

不管球如何放置,支持力的作用线一定在过球心的竖直线上。如果重心偏离球心,则重心到球面上各点的距离中,最远和最近的点,分别是重心和球心所在直径的两端。到与重心同侧的端点最近,到与重心异侧的端点最远。

并且,只有这两个端点接触水平面时,重力的作用线才能与支持力的作用线在一条直线上,只要不是这两个点接触水平面,支持力与重力的作用线就不能在一条直线上,即二力就不能平衡,球就不能静止。

另外,如果远离重心的端点接触水平面,是不稳定平衡,稍有扰动就失去平衡,而靠近重心的端点接触水平面是稳定平衡,即使受到扰动失去平衡,也能自动回复到原来的状态。

说到家,不倒翁就是这样一个重心偏向一侧的球,为了形象生动,往往将远离重心的一侧制成人形或其他动物形,这样,这一端距离重心更远,如果将其接触水平面更不可能平衡,所以,不倒翁静止时,总能保持这一端向上(不倒)。

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