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科学和工程

订单的装饰品

手机是动态的雕塑,即使在风中旋转,也能保持完美的平衡。

平衡手机上的装饰物可能很复杂。手机通常有多个支撑杆悬挂在不同的水平,这增加了挑战的层次。你可以添加装饰品到下面的手机和保持平衡吗?

一根挂有装饰物的杆,如果它被支撑在一个叫做“它的”的特定点上,那么它就是完美平衡的质量中心.这一点是物体悬挂在杆上的平均位置。

例如,假设左边的装饰品的重量是其他两个的两倍。当支撑附在杆的中心时,它向左倾斜。红色箭头表示杆开始旋转的方向。你应该把绳子系在什么地方以使杆保持水平和平衡?

质量的平均位置是通过计算每个质量乘以它的位置,从你选择的参考点测量,然后除以总质量。如果参考点是较大质量的位置,杆就有长度 D D, 中间的装饰已经到位 3. 5 D \ frac35 D, 然后质心就确定了

厘米 2 × 0 + 1 × 3. 5 D + 1 × D 2 + 1 + 1 2 5 D 0.4 D {对齐}\ \开始文本{厘米}& = \压裂{2 \ times0 + 1 \ \ frac35 D + 1 \乘以D}{2 + 1 + 1} \ \ & = \压裂{2}{5}\ \ & = 0.4 D \{对齐}结束

参考点的右侧(即杆的左端右侧)。

为了保持水平,每根杆都必须支撑在悬挂在其上的重物的重心上。这包括装饰品和悬挂杆,构成较低层次的手机。

例如,假设你想悬挂我们之前平衡的另一根杆。

我们应该把第一根杆子放在哪里,使它保持水平?

假设杆本身比饰品轻很多,我们可以忽略它的重量,悬挂杆的总重量为 4 4 乘以最小饰品的重量。我们可以用同样的计算来求质心,用一个未知数 x x 代替悬挂杆的位置。

这一次,让我们使用作为我们的参考点的支持是连接到顶部杆。我们想要找到 x x 质心在这一点上。杆的每一段都是长度 l l 向左的位置将计算为负距离,向右的位置将计算为正距离:

0 6 × 2 l + 4 x 6 + 4 12 l + 4 x 10 x 3. l \{对齐}开始0 & = \压裂{6 \ * \离开(2 l \右)+ 4 x}{6 + 4} \ \ & = \压裂{-12 l + 4 x} {10} \ \ \ Rightarrow x = 3 l . \{对齐}结束

这意味着当钓竿挂起来的时候 3. 3. 在支撑物的右边,顶层的质心将在我们的参考点上,在支撑物的正下方。

今天的挑战

这款手机是平衡的:

下面哪个是关于装饰品的质量是真的 一个 B A、B C C ?

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