不倒翁来源于哪个朝代?发生了什么故事?原理是什么?
不倒翁原理
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。
三、感悟
一个简简单单的力学原理,就可以带给我们这么多的创造和乐趣,在我完成这篇文章时,我深深地感受到了自然科学的力量。
学习好《理论力学》等基础的自然科学课程,对我们今后的个人发展,乃至为推动人类社会的进步,都有着十分重要的意义。就像不倒翁一样,我们现在学习的知识,正是不倒翁那个厚重的底座部分,底座的重量达到要求,才能使我们更高层次的学习永远立于不败之地。
不倒翁的来历
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,很可能就是不倒翁的前身。 但作为玩具的不倒翁则起源于唐朝的“酒胡子”。“酒胡子”不倒翁是用纸糊的,中间空、底下实,将它左右摇摆但不倒象个醉汉,是用来讥讽和劝戒少喝酒的,以免醉成“酒胡子”。 那么为何酒胡子的醉人形象后来竟成了老翁形象,则没有文字记载,可能是老人容易跌倒的缘故吧。由于不倒翁扳倒后能自动竖立起来,我国民间又有叫他“拨不倒”或“扳不倒儿”。而在英文中的名字却叫“中国翻转者”,这表明这个玩具原来是可以翻转的,而且是中国发明的。 不倒翁除了纸糊的以外,还有用泥土、木头制作的。后来义发展到陶制、瓷制和塑料制品,除了老翁形象外,也有制成童子等造型的。 那么不倒翁为什么不会倒呢?一方面因为它上轻下重,底部有一个较重的铁块,所以重心很低;另一方面,不倒翁的底面大而圆滑,当它向一边倾斜时,它的重心和桌面的接触点不在同一条铅垂线上,重力作用会使它向另外一边摆动。比如,当不倒翁向左倒时,重心和重力作用线在接触点的右边,在重力作用下,不倒翁就又向右倒。当倒向右边时,重心和重力作用线又跑到接触点左边,迫使不倒翁再向左倒。不倒翁就是这样摆过来,又摆过去,直到因为摩擦和空气阻力,能量逐渐损失,减少到零时,重力作用线恰好通过接触点,它才不会继续摆动。
不倒翁多少钱一台?
你好 不倒翁以前老款系列了 几百块左右 拨 希望能帮助你 谢谢
不倒翁原理是什么?
不倒翁原理 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。 不倒翁的自制方法:选用球形塑料中药丸的包装盒,这种盒可以从中间打开,正好是两个半球。在一个半球内放入适量的橡皮泥或湿胶泥,成为不倒翁的底部,在另一个半球外粘一个圆锥形的帽子,成为不倒翁上部。将两个半球扣合后,画上面部,就制成了。
不倒翁的原理和制作方法。(通俗易懂)
不倒翁原理
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。
做不倒翁要看你用什么材料,如果是用蛋壳,就要把蛋的小头和背面打孔背面的孔稍大点并将里面的膜弄破,然后从小头的孔吹气,把蛋都吹出来,把蛋壳洗干净弄干,可以用电吹风吹干。然后放一些小钢珠(修自行车或者五金店里有卖)进蛋壳里(当然是从大一点的孔放进去),小钢珠的量大约是蛋的体积的五分之一左右,量少了不倒翁不能站立,多试几次,慢慢加,加到你满意为止;也可以用小石头、砂子代替小钢珠,小钢珠重量大,效果好。
小钢珠放进蛋壳后,将蛋壳竖立放好并固定,然后把502胶水(要用大瓶的,小瓶不够用)滴进去,使小钢珠和蛋壳粘在一起,胶水干后,就OK了。然后就是做些美化工作就行了。
如果不倒翁倒后不能站立或者站立得很慢,说明钢珠少了,需要再加些并用胶水粘好。小钢珠的量千万别超过蛋壳体积的三分之一,否则永远站不起来了。再一个就是小钢珠要粘在蛋壳底部,别粘歪了,否则就要变成斜不倒翁了
不倒翁的制作原理(物理)详细一点~!
物体的稳态有几种情况 其中重心离接触面最近时是最稳的,所谓不倒翁就是利用这个,他通过设计是正立是接触点刚好离离重心最近.
一个公公精神好,从早到晚不睡觉,身体虽小力气大,千人万人推不倒,这是什么东西
不倒翁.是一种古老的汉族儿童玩具,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.
什么品牌不倒翁沙袋最好
康瑞!!!强烈推荐你,我的所有武术用品几乎都选康瑞的.质量真的过硬.
不倒翁怎么做
玩具不倒翁的制作:
将鸡蛋壳的一段,开个小孔,塞进口香糖的残渣,让其能够直立。再在上半部画上眉毛、眼睛、嘴巴,就成了一只不倒翁。
做不倒翁要看你用什么材料,如果是用蛋壳,就要把蛋的小头和背面打孔背面的孔稍大点并将里面的膜弄破,然后从小头的孔吹气,把蛋都吹出来,把蛋壳洗干净弄干,可以用电吹风吹干。然后放一些小钢珠(修自行车或者五金店里有卖)进蛋壳里(当然是从大一点的孔放进去),小钢珠的量大约是蛋的体积的五分之一左右,量少了不倒翁不能站立,多试几次,慢慢加,加到你满意为止;也可以用小石头、砂子代替小钢珠,小钢珠重量大,效果好。
小钢珠放进蛋壳后,将蛋壳竖立放好并固定,然后把502胶水(要用大瓶的,小瓶不够用)滴进去,使小钢珠和蛋壳粘在一起,胶水干后,就OK了。然后就是做些美化工作就行了。
如果不倒翁倒后不能站立或者站立得很慢,说明钢珠少了,需要再加些并用胶水粘好。小钢珠的量千万别超过蛋壳体积的三分之一,否则永远站不起来了。再一个就是小钢珠要粘在蛋壳底部,别粘歪了,否则就要变成斜不倒翁了
不倒翁的原理
它的重心比较低.当你将它倾斜以后,它的重力与它的着地点之间就产生了一个力矩,由于这个力矩的作用,使不倒翁要恢复原来的状态,所以不倒翁就不停地摇摆起来,就是不会倒下去.所以,重心一低,稳度也就大大地提高了 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