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科普知识:了解不倒翁的根源和工作原理

来源:寒伦知识网

不倒翁是一种可以自由摆动却不会倒下的儿童玩具,同时也是一种流行的科学教具。它的名字来源于法语“toujours debout”,意为“永远站立”。常见的不倒翁由一个空的圆锥形身体和一个宽底的球体组成,底座通常会添加一些砝码来增加重量。当不倒翁被推倒时,由于球体的重量分布会使其倾斜,但它永远不会完全倒下。

不倒翁玩具的起源可以追溯到中国古代。在唐代,不倒翁被用来作为一种玩具和竞技活动,流传至今。不倒翁的工作原理,是重心的稳定性,靠“千锤百炼”的几何设计完成。由于圆锥底部面积较小,因此重心较高,而且圆锥底部又比上部轻,所以整个不倒翁的重心较低,它的摆动会不由自主地朝重心的方向移动,当倾斜过度时,重心会移到球的一侧,球的重量会使重心回到中心,从而实现不倒翁不倒的基本原理。如果把不倒翁随机放到摇臂上,不倒翁将随着摇臂的摆动,不断地翻滚,玩家可以通过觅助重心的位置,来供其不倒的持续时间。

除了成为一种玩具,不倒翁在科学教育中也得到了广泛应用。许多学校都使用不倒翁来教授物理、数学和科学等学科,让学生通过亲身体验,掌握重力、动量等基本物理概念,培养学生的动手能力和实验精神。

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