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魔力科学小实验,仅用2根火柴如何夹起四边形?大部分人都弄错了_施力

不知道大家有没有注意到,在很多自行车特别是早期的自行车的车架上,都设计成一个大大的三角形结构,而很少看到设计成四边形的。在2根火柴棒对准四边形顶部的两个角施加力量后,整个四边形随即就被火柴棒夹了起来…

在我们的生活中,如果稍加留意你会惊奇的发现,处处充满着几何图形。

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长方形、正方形、三角形、梯形、不规则图形……还有我们生活的地球家园,一个巨大的球形。可以毫不夸张的说,目之所及之处总能看到不同的几何形状,这些形形色色的几何形状与我们的生活、工作都息息相关。

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自行车是一种在全球范围内被广泛使用的便捷代步工具。虽然发展至今,其功能性已被延伸到竞技、健身等领域,但万变不离其宗,在相当广泛的用户群中,交通工具仍然是自行车的使命。

魔力科学小实验,仅用2根火柴如何夹起四边形?大部分人都弄错了_施力

不知道大家有没有注意到,在很多自行车特别是早期的自行车的车架上,都设计成一个大大的三角形结构,而很少看到设计成四边形的。这是为什么呢?今天我们不妨通过一个小实验来一探究竟,揭开其中的奥秘。

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实验材料:火柴棒6根、镊子1把(非必需,仅便于操作)。

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将4根火柴棒摆成一个四边形,确保火柴之间贴合紧密。为便于精密操作,建议使用镊子。(镊子锋利,需谨防刺伤,请在成人监护下操作)

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用2根火柴棒分别从四边形两端向中间用力夹击,看看结果如何?

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显然,四边形并不配合,在两边火柴棒施力后,四边形发生扭曲、变形,直至最后“崩溃”。看来要想借助2根火柴棒从四边形中间将其“擒获”宣告失败,反复实验都是如此。

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我们稍作变通,将两根火柴棒对准四边形顶部的两个角进行施力,看看情况是否会有改观。

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果然,“战术”上的改进必然带来“战果”的改变。在2根火柴棒对准四边形顶部的两个角施加力量后,整个四边形随即就被火柴棒夹了起来。

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重点来了,为何改变一下施力点结果就完全不一样了呢?

其实这是因为四边形具有不稳定的特性导致的。当对准中间施力时,四边形结构瞬间发生扭曲、变形;当对准顶部两个角施力时,相当于固定住了四边形的两个角,结构变得稳定,因此,用火柴棒就能轻松将四边形夹起来了。

自行车的车架大都被设计成三角形而不是设计成四边形,就是因为三角形较四边形具有更良好的稳固性,从而保证了整车品质的坚固耐用,还大大提高了安全性。

当然,任何事物都有利弊两面,如果加以利用,扬长避短,一样可以发挥不一样的作用。人们利用四边形易变形的特性,制作出了自动伸缩门,大大解放了双手的劳动强度。

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自动伸缩门,图片源于网络

而具有伸缩功能的晾衣架则更是走进千家万户,在有限的空间里通过调节晾衣架的开合程度,能够晾晒更多衣物,还不占地方,简直就是个“神一样的发明”。

魔力科学小实验,仅用2根火柴如何夹起四边形?大部分人都弄错了_施力

伸缩衣架,图片源于网络

在生活中还有哪些是利用了四边形不稳定原理的设计呢,咱们评论区不见不散。

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