您当前的位置:第七章 >>第三节 结构的稳定性主要影响因素探究

        ⑶结构的几何形状

        A字形梯为什么载人时能够保持稳定?如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样?

        在静止情况下,自行车本身不能自我平衡,需要加一支撑脚。当由骑车人和自行车构成一个 系统时,系统动起来之后,骑车人为系统注入动力,从而在自行车前进的时候,通过人的不断调节,自行车和骑车人与地面垂直,使自行车的重心落在车轮与地面接触的面积内。因此,在没有明显的外力干涉时,这一动态系统能够表现出一种稳定。

        注意:自行车的支撑架与地面的夹角不能太小,否则,自行车的自身重力集中在支撑架上,同样容易失去平衡。

        补充(三角形稳定性的应用):

        建筑中广泛运用了三角形的稳定性。房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的;钢架结构的十字梁同样是运用这一原理,在四边形的框架中用两条杆件作对角线,形成多个三角形,既节省了材料,减轻了结构的质量,又有效地加强了结构的强度和稳定性。十字钢梁也是建筑中常用的构件,如在高压输电的铁塔、悬索桥的塔架,以及摩天大楼钢架结构中都被普遍地采用。

        陀螺效应

        静止状态下陀螺会倾倒,而当它高速旋转时却可以立起来?

        这个谜,直到本世纪八十年代初才解开。一位美国的物理系研究生,通过电脑进行复杂的运算,终于从理论上解决了。问题就出在旋转速度和摩擦上了。陀螺在旋转起来时,支持点周围也不免与支持面(桌面)产生摩擦,而这种旋转的物体总是使运动趋向于摩擦更小的状态。当陀螺摇摇晃晃地立起来,终于使一个尖端着地时,就逐渐达到了支持点面积最小,稳定旋转的状态,水平的能量转化成为绕对称轴旋转的动作。当然,由于摩擦,它的转速又会慢慢减小。然后开始摇晃,最后,倒下来,因为这时它要趋向重心更低,更稳定的状态。

        陀螺效应:凡是高速旋转的物体,都有一种使转动轴保持不变的能力,这种能力使得陀螺即使在不平的支持面上转动也不会倒下。所以一旦自行车运动起来后,转动的车轮也具备这种能力,这种能力使得自行车即使发生了倾斜,也能自动地把自行车调整过来,这就是自行车不倒的原因。




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