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1、现象： 、饮料瓶翻倒； 、翻倒的课桌椅； 、倒地的单车 、踩高跷 当物体受到外力作用时，原有的平衡状态被打破而出现的不稳定现象(原有结构没有破坏)。,第二节 稳固结构的探析,1.结构与稳定性 2.结构与强度 3.结构与功能,那到底什么样的结构是稳定的，什么样的结构又是不稳定的？ 结构的稳定性： 是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力.,重心位置的高低,影响结构稳定性的主要因素：,结构的稳定性跟哪些因素有关？,不倒翁为何不倒？,1.结构重心的位置 重心越低，稳 定性越好；重心越高， 稳定性越差。 结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在就是稳定的，没有就是不稳定的。,为什么世界
2、上那么多人都关注比萨斜塔？,加重底座，降低重心,高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？,演示：结构体与地面形成 的支撑面的关系,.结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面的大小。 支撑面越大越稳定，越小越不稳定。,注意：支撑面与接触面的区分 接触面： 物体与地面接触形成的面。 支撑面： 物体与地面接触形成的支撑点的连线与地面构成的面。,接触面,支撑面,问：把啤酒瓶（矿泉水瓶）倒立为什么容易倒？,什么形状最稳定？,1,四边形 三角形,2,哪些是稳定的结构？,1,1,2,3,.结构的形状 往往，影响结构稳定性的因素是相互关联的，需要综合考虑各种因素来讨论结构的稳定性。 三角形是框架结构最基本的形状
3、之一，结实、稳定、材料最少。在四边形、六边形构件中，加上三角形支撑件，就可大大增加构件的牢固程度。,摄影棚的摄象机、射灯均为三角架支撑,临时摆放的屏风为什么摆成字型，而不摆成一字型？,钢性大桥的结构,马上行动 P12 A字形梯载人时能稳定的原因是：A字 形的两边支脚分别与地面支撑，中间由拉 杆固定，当人站上梯子时，人和梯的重心落 在两边的支撑脚与地面的范围内，所以是稳 定的。 如果梯子没有中间的拉杆，梯子的支撑 脚与地面的位置不能固定，当人站上梯子 时，A字形结构被破坏，失去平衡。,静态自行车是如何保持稳定的。,马上行动：,摩托车的另一种支撑如图所示，请分析： 支撑点与地面构成的几何形状 ；
4、重心位置： ； 稳定情况： 。,三角形,重心在三角形内,稳定,注意！,运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同。如高空走钢丝手持长杆。,探究：,.自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒下呢？,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。,结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利
5、用不稳定的结构实现某些功能。 .倒置的啤酒瓶可以预报地震 .在打水的桶口边挂一重物，在水面时能自动翻倒打水。,小结,影响结构稳定性的因素：,1、重心的高低 2、结构体与地面形成支撑面的大小 3、结构的形状,练习,(1)在拥挤的公共汽车上已没有座位，你必须站着，而扶手你让给了旁边的老人，你在公共汽车上要如何才能保持自己的没摔倒？ (2)货物应尽量放在船舱里还是放在甲板上?,第二节 稳固结构的探析,1.结构与稳定性 2.结构与强度 3.结构与功能,二、结构的强度,结构的强度： 是指结构具有抵抗被外力破坏的能力。,汶川地震,唐山地震,拔河,绳子的强度,2、应力的概念,当一个结构受到外力作用时,内部各
6、质点之间的相互作用会发生改变, 产生一种抵抗的力 , 称为内力。内力反映材料抵抗外力破坏的能力。应力是结构的单位横截面上所产生的内力，应力达到某一极限值时, 结构就会遭到破坏。用公式表示应力为 =F/s, 其中 ,F 是内力 ,S 是受力面积 , 是应力。 应力可以作为表示结构构件强度的基本指标。,竹竿比脆性塑料 杆能挂更多的重 物而不会断裂,不同材料的抗 拉性能不同,中间有焊接缝 的钢管受到撞 击时容易损坏,因为有连接点,P17马上行动,3、影响结构强度的主要因素,结构的形状 结构的材料 结构的连接方式,1.结构的形状,三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、稳定，所用材料最少。,相同材
7、料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。,2.结构的材料,VS,纸杯,钢杯,结构的强度与材料有关,混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力,3、结构的连接方式,不同的材料有不同的连接方式。连接方式不同，结构的强度也不同，结构构件的连接方式。 构件的连接方式分为两类： (1)铰连接 (2)刚连接,铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动，具体有松螺栓、松铆等。,刚连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，也不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等。,胶接,榫接,焊接,铰连接,刚连接,1对一个用4根小木条钉成的相片框,使它更牢固的做法是什么? 2在自行车各部件之间的连接中,三角架属于 连接； 刹车连杆之间属于 连接； 辐条与钢圈之间属于 连接。,刚,铰,铰,马上行动,比较图中同一结构的几种连接方式,请预言哪种连接方式的强度更好。,为什么矿泉水瓶表面上有若干凸起的横向纹路，它的作用是什么?,三、结构与功能,结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。,残疾人专用电动车,小结：,影响结构稳定性的因素： 重心位置的高低、支撑面的大小、结构的形状 影响结构强度的因素： 结构的形状、材料、连接方式 结构改变会导致功能的改变,P23 练习,