内容正文:
结构的稳定性
探究结构
2026.4
REPORT
今天我们要进入必修二课本第一章和结构相关的内容学习
结构的稳定性
先来看一组图片,这张图当中是什么建筑?比萨斜塔;另外这幅图中呢,这个是曼谷的审计署大楼,大家可能没听过啊,这栋大楼去年在一场地震当中倒塌了,而且这栋楼是曼谷众多的高楼当中唯一倒塌的一栋楼,那像一下为什么呢?比萨斜塔是倾斜的但却能屹立几百年不倒,而这栋看起来非常坚固却倒塌了,这当中结构的稳定性就起着重要的作用,今天我们就要一起来探究一下怎样才能使结构更加稳定
结构的稳定性是指在荷载的作用下维持其原有平衡形式的能力
结构的稳定性
荷载一般指结构自重或者对结构或构件产生变形的外力
简单的说,稳定性指的就是在自身重量、风吹或者碰撞等力的作用下能够保持其原有平衡,不变形,不倒塌的能力。
结构的稳定性
分别有一整瓶水,半瓶水和空瓶,放在一个斜面上,逐渐增加斜面的坡度,哪个水瓶是最稳的?
1号
空瓶
2号
半瓶
3号
满瓶
答案是2号,那为什么装有半瓶水是最稳定的呢?这三个瓶子有什么区别?
稳定性与重量有没有关系?重量越小越稳定吗?还是越大越稳定?
那我们再来看一个实验
结构的稳定性
哪个更稳定?
1号
2号
这里有两个空瓶子,里面都放了一块相同的橡皮擦,猜测一下哪个更稳
这两个瓶子重量一样,稳定性却不一样,为什么?
一个重量集中在上方,一个重量集中在下方,或者更标准的,我们称之为重心的位置不同
重心是重力作用下的平衡点
结构的稳定性
结构的稳定性与重心有关
重心越低越稳定
结论一
这里有两个空瓶子,里面都放了一块相同的橡皮擦,猜测一下哪个更稳
这两个瓶子重量一样,稳定性却不一样,为什么?
一个重量集中在上方,一个重量集中在下方,或者更标准的,我们称之为重心的位置不同
重心是重力作用下的平衡点
结构的稳定性
1号正放
2号反放
空的水瓶正放和反放哪种更稳定?想一下这是为什么呢?同样是空的水瓶,为什么正放更稳
有的同学说到是因为接触面积,那我们再来做一个小实验来验证一下,所有同学尝试把我们的课本立起来,你会用什么方法?
结构的稳定性
尝试把课本立起来
支撑面:
连接物体所有支撑点的平面
结构的稳定性
结构的稳定性与支撑面的大小有关
支撑面越大越稳定
结论二
结构的稳定性
在生活中的应用
结构的稳定性
58.36m
22.6m
结构重心垂线的投影落在支撑面内
比萨斜塔高58.36米,重心在大约在方22.6米处
纸塔巅峰挑战赛
Paper Tower Peak Challenge
规则
材料:3张A4纸, 胶带 时间:10分钟
目标:制作一个尽可能高并且稳定的纸塔;
最终高度最高并且能通过以下考验的纸塔获胜 :
模拟风吹;
模拟地震;
①高度第一得40分,第二35分...第八得5分,往后不得分;
②通过模拟地震测试得30分;
③每通过一级风力加6分(共5级);
得分
结构的稳定性
结构的稳定性与其几何形状有关
三角形的稳定性比较好
结论三
结构的稳定性
三角形的稳定性在生活中也应用广泛,比如路边的树,为了防止被大风吹倒,会怎么办?对其进行加固
还有人字梯,为了防止滑倒,会在中间加一个固定
还有一些桥梁建设中也会使用三角形的稳定结构
不稳定性结构的应用
刚刚我们说到四边形是不稳定的,那么这种不稳定的结构是不是就没有用了?并不是
比如学校的大门,大多采用这种伸缩门,还有这种雨棚,都用到了四边形的不稳定性实现可以伸缩的功能
影响结构稳定性的因素
01
02
03
重心
重心越低,重心的垂线落在支撑面内,结构的稳定性越好;
重心越高,稳定性越差
支撑面
支撑面越大物体越稳定;
支撑面越小,物体越不稳定
几何形状
结构的形状不同,稳定性不同;
三角形的稳定性较好
刚刚上课的时候我们看到的曼谷大楼倒塌的事件,经过调查,倒塌始于下方一直四楼,因为设计存在问题,地震时剪力墙遭到破坏从而导致了结构失效,当然这其中也存在负责人收受贿赂问题,对工程不负责任,最终导致了95条生命丧失;以后你们可能不会每个人都做工程师啊,但是不论做什么工作都应该尽职尽责,对工作负责,对生命负责。
课后任务
观察生活中哪些物品的设计运用了今天学的有关稳定性的因素。
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