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两款创意性书架的讨论
更新日期:2011-10-14    作者:通用技术网综合    编辑:admin    点击量:4997

 两款创意性书架的讨论

——关于稳与不稳的问题

通用技术网www.tyjs.org根据QQ中讨论资料整理并加工

 

通用技术网www.tyjs.org按:在QQ群中看到讨论一道题目:两款创意性书架,本网觉得这个问题值得探讨,因此,就将其整合并加工,汇集在这里。为了让读者更好地阅读,此处将讨论的人名、QQ号、时间信息及无关的内容删除,且将问题的前后讨论顺序调节好,以体现完整性,也方便阅读。

问题的讨论往往是这样,越讨论理越明,越讨论思路越清晰,越讨论思维更开阔。

在此感谢华中师大万新华(QQ252431526)、浙江黎伟(QQ43993637)湖南湘乡一中赵(QQ48248643)、浙江丽水庆元吴(QQ1315602346)、燕子(QQ956208841)、安徽合肥汤磊(QQ625841525)、在水一方(QQ409504993)、浙江苍南中学胡(QQ409504993)、安吉顾翔立(QQ362870167)、忻州一中丰家富(QQ183855912)长安一中蒋建波(QQ491576874)等参与讨论。

 

题目:如图所示是两款创意性书架,甲为不倒翁书架。乙为知识树书架,对其不翻倒的根本原因评价正确的是

A.乙实施了加固措施

B.甲支撑杆的强度较大.乙支撑杆较多

C.甲摆动时,重心落在支撑面内

D.支撑面积都比较大

                   

                                                                                        1                            2

讨论:不倒翁的支撑面不是一个点,而是不倒翁在晃动过程中与地面接触点的集合,那是一个很大的园的面积,即不倒翁倒地时,其重心没有超出的那个圆(上面右边图1)。不倒翁是一个特殊的稳定结构。在不倒翁的头上加上帽子或铁环,使其重心上移,当其重心一旦超出了支撑圆,结果将是一触即倒的“倒倒翁”了!(上面图2

★这个题目的答案是A,但不少老师倾向于选C,原因却说得不是多明白,学生还是存在疑义。C答案甲摆动时,重心落在支撑面内,好像更确切些,而乙的支撑面大。首先翻倒是考察稳定性的,A加固说的是强度,B也是强度,D支撑面和整个形体比较起来并不大,显然不是影响稳定性的主要方面。这样的话只有C符合,注意看不倒翁身上的带箭头的黑线。

★这个题不好。既然题目设计到两种产品,答案设置好像不是很合理。要不就是图的清晰度不够,连结构都看不清楚,不容易阅读。

★这个没什么,就是下个定义就好了,很多驳论什么的都是因为没下定义才让人糊涂了。如果支撑面是按照我的定义,那么不倒翁的支撑面就是一个点,按另一位老师说法那就是一个面,不同人对事物的认识不同,如柏拉图的鸡就是人。既然这样,那么作为题目来说就不好了。要有一个让大家都接受的定义,没有歧义。我想那个出题老师对于接触面的理解肯定跟我差不多,所以才是A答案^_^,稳定有明确定义,所以球一般是不稳的。

★何必这样解释不倒翁呢?明明是很简单的东西搞的那么复杂。

★独特的理解:维持可以含有动态的意思,而保持才是一个静态的过程。

★要这样解释,或改个说法,首先要更改支撑面的定义。

★要是不倒翁这样解释支撑面,那人的支撑面不就无限大了?球的支撑面呢,球的支撑面是不是无限的?人?一个人他的支撑面是多大?

★球重心永远垂直于支点,假如在平面上,稳定是相对的不是绝对的。

★这个跟表面积有关吗?难道球的支撑面就是它的表面积?

★其实也没什么好纠结的就是个定义,说是就是不是就不是。

★球与面接触的接触面就是支撑面,接触面是无数点的集合,但是这个支撑面定义肯定跟我们平时的习惯看法不同,无数点的集合不是无限,是极限。

★那就是表面了?

★球的支撑面就是球表面。球也不是稳定结构啊,它只有在可以自动恢复到其“动”之前的平衡位置(状态)的特殊时候,才可以堪称稳定结构。

★球不是稳定结构,这个也是个定义问题了,最后还是纠结于定义哎。

★对啊,要在具体的受力环境中讨论,你不能改变定义来讨论问题哦。

★支撑面定义是什么?定义是人定的!

★是人定的,但是要有标准定义才能讨论问题,定义完全不同,那么问题就不成立了,讨论一个问题的时候,我们假定是要承认这个定义的,所以我问支撑面的官方定义是什么?

★看你是用哪个参考系喽,不同的参考系下,对事物的定义是不同的。

★我认为的支撑面,是接触面点的集合加接触面所围成的几何面积。

★有的人说支撑面就是某个状态物体的接触面。

★嗯有时是这样的,比如说你说的球就是这样,但凳子就不是这样。是不是可以这样认识:反推回去,稳定结构是重心不超出其支撑面,支撑面就是结构在稳定状态下的可能有的支撑点的集合?

★支撑面就是结构在稳定状态下的可能有的支撑点的集合,稳定结构我们一般讨论的是静态的,按条件来说是充分条件不是充分必要条件不能反推。支撑面就是结构在稳定状态下的可能有的支撑点的集合围成的面积。这样如何?这样我认为可以说得通。

 

活动实践:不倒翁的稳定性问题与试验

1、试验方法:将用一个不倒翁反复推倒(上面图1),自动“弹起”,摇摇晃晃恢复原样;然后在不倒翁的颈部加上不同重量的项圈,直至不倒翁倒地不起(上面图2)。

2、讨论:

①.由于不倒翁结构与桌面接触的是(一个点)(上面图1),当受外力轻轻的一推,重心就要移出这个支撑点,从而发生(倾倒变形),但是由于不倒翁的(圆弧)底面结构,支撑点也(随之移动),所以不倒翁的重心始终没有超过其(支撑点)。所以,不倒翁是稳定的,它是一个特殊的稳定结构。

②.不倒翁在摆动的过程中,其支撑点的动态集合是一个(较大的圆),这个(较大的圆)的面积就是不倒翁的支撑面。不倒翁的稳定原理就是其(重心)始终在结构的(支撑界面)内。

③.当往不倒翁的颈部套上项圈,使不倒翁的(重心)不断上移,当其重心一旦超出了(支撑圆)的边界,结果将是一触即倒的“倒倒翁”了!(图2

④.稳定结构会因荷载的变化而发生改变,也会因其(重心)的变化而变成(不稳定)的结构。不能说稳定的结构在任何情况下都要比(不稳定)结构稳定,如,突然倒入河中的台湾金帅大厦。

⑤所以影响结构稳定性的因素主要有:结构的(重心位置)、结构的(支撑面积)、结构的(形状),还有荷载的作用形式(即力的大小、作用点、作用方向)。

 

小结:不倒翁之所以不倒,就是因为他的整个身体都很轻,只是它的底部有一个较重的东西——铅块或铁块,因此它的重心很低;另一方面,不倒翁底部面积大而圆滑,容易摆动,当不倒翁向一边倾侧时,由于支点和桌面的接触点发生变动,重心支点就不在同一条铅垂线上,这时重力的作用就会使它绕支点摆动,使不倒翁恢复正常的位置。不倒翁倾斜的程度越大,支点离开重心的水平就越大,重量产生的摆动效能就将随着增加,使它恢复原位的趋势也就越显著。所以,不倒翁推不倒。

 

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